【H.264/AVC视频编解码技术详解】十五、H.264的变换编码(二):H.264整数变换和量化的实现

本文主要是介绍【H.264/AVC视频编解码技术详解】十五、H.264的变换编码(二):H.264整数变换和量化的实现,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

《H.264/AVC视频编解码技术详解》视频教程已经在“CSDN学院”上线,视频中详述了H.264的背景、标准协议和实现,并通过一个实战工程的形式对H.264的标准进行解析和实现,欢迎观看!

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,只有自己按照标准文档以代码的形式操作一遍,才能对视频压缩编码标准的思想和方法有足够深刻的理解和体会!

链接地址:H.264/AVC视频编解码技术详解

GitHub代码地址:点击这里


一、H.264的整数变换

变换和量化编码在图像和视频的压缩编码中具有重要作用。通过变换编码,空间域信息可以被转换到频率域,使其能量集中于低频区域,并使其码率相对于空间信号有大幅下降。H.264定义了4×4的整数离散余弦变换(简称整数变换),相对浮点数的离散余弦变换,整数变换具有更低的运算复杂度,更适用于移动设备等适用于低功耗的设备运行。

H.264的整数变换的主要流程如下图所示:

标准的离散余弦变换经过多重运算和修正后,可以用下式表示:

在上式中,右侧的矩阵通常可以表示为常量矩阵,且并入量化中实现,左侧的变换只剩下加减和位移操作。通过这种方式构成了实际的整数变换操作。很明显,相对于原始的DCT变换,该变换的运算量明显要小得多。


二、量化

量化运算实际上并非视频压缩领域首先使用的。在通信信号处理等领域,量化技术早就获得广泛的应用。在模拟-数字信号转化过程中,首先需要对模拟信号按照某个频率进行采样,获得离散时间信号,其取值范围为一个连续区间。此时的离散时间信号尚不能称之为数字信号。

为了对信号进行数字化,必须对离散时间信号进行量化,将连续的取值范围区间也进行离散化。这样的取值位置离散,采样值也是离散的信号称之为数字信号。

在一维信号的量化过程中,我们就已经知道,对于同一模拟信号,使用不同的参数进行量化的结果可能差别非常大,如下图:

上图的量化步长更小,因此失真明显比量化步长更大的下图更小。

在H.264中,量化方法选择了运算较为简单的标量量化。通常标量量化的原理为:

FQ = round(y/QStep)

在上式中,y表示待量化的原始数值,FQ为量化后的值,QP为量化参数。量化的相反过程称之为反量化,其原理为:

y' = QStep × FQ

量化与反量化关键的因素在于量化参数QP。量化参数决定了量化步长,而量化步长决定了量化过程的精细度:QP越小,量化步长越小,量化过程中的真实数据损失越小。QP每增加6,量化步长增大一倍。在H.264中,通常亮度分量的QP取值范围为[0,51],色度分量QP的取值范围为[0,39]。

在H.264的量化过程中,还需要实现变换中的Ef矩阵按元素相乘的操作。量化和矩阵Ef的运算可通过与量化参数QP相关的预定义矩阵实现。

16×16模式与色度分量的变换量化

对于4×4模式的色度分量与16×16模式,其变换量化方法与4×4模式的亮度分量有些不同。

对于16×16的亮度块,变换量化的块包括两个部分:直流部分DC和交流部分AC。16×16亮度块的变换和量化依然要分为16个4×4个子块实现,而与4×4模式不同的是,16×16模式首先抽取出16个4×4系数矩阵的直流分量,组成一个新的4×4矩阵,再对这个直流矩阵进行Hadamard变换后再进行量化。Hadamard变换的原理如下式:

对于4×4模式的色度分量,同样需要抽取直流分量进行Hadamard变换然后再进行量化。然而色度分量的大小为8×8,每个分量分为4个4×4个子块,因此Hadamard变换的直流分量矩阵为2×2大小:

这篇关于【H.264/AVC视频编解码技术详解】十五、H.264的变换编码(二):H.264整数变换和量化的实现的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/415373

相关文章

SpringBoot3实现Gzip压缩优化的技术指南

《SpringBoot3实现Gzip压缩优化的技术指南》随着Web应用的用户量和数据量增加,网络带宽和页面加载速度逐渐成为瓶颈,为了减少数据传输量,提高用户体验,我们可以使用Gzip压缩HTTP响应,... 目录1、简述2、配置2.1 添加依赖2.2 配置 Gzip 压缩3、服务端应用4、前端应用4.1 N

Linux换行符的使用方法详解

《Linux换行符的使用方法详解》本文介绍了Linux中常用的换行符LF及其在文件中的表示,展示了如何使用sed命令替换换行符,并列举了与换行符处理相关的Linux命令,通过代码讲解的非常详细,需要的... 目录简介检测文件中的换行符使用 cat -A 查看换行符使用 od -c 检查字符换行符格式转换将

SpringBoot实现数据库读写分离的3种方法小结

《SpringBoot实现数据库读写分离的3种方法小结》为了提高系统的读写性能和可用性,读写分离是一种经典的数据库架构模式,在SpringBoot应用中,有多种方式可以实现数据库读写分离,本文将介绍三... 目录一、数据库读写分离概述二、方案一:基于AbstractRoutingDataSource实现动态

Python FastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统

《PythonFastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统》这篇文章主要为大家详细介绍了PythonFastAPI如何结合Celery以及RabbitMQ实现简单的分布式... 实现思路FastAPI 服务器Celery 任务队列RabbitMQ 作为消息代理定时任务处理完整

Java枚举类实现Key-Value映射的多种实现方式

《Java枚举类实现Key-Value映射的多种实现方式》在Java开发中,枚举(Enum)是一种特殊的类,本文将详细介绍Java枚举类实现key-value映射的多种方式,有需要的小伙伴可以根据需要... 目录前言一、基础实现方式1.1 为枚举添加属性和构造方法二、http://www.cppcns.co

使用Python实现快速搭建本地HTTP服务器

《使用Python实现快速搭建本地HTTP服务器》:本文主要介绍如何使用Python快速搭建本地HTTP服务器,轻松实现一键HTTP文件共享,同时结合二维码技术,让访问更简单,感兴趣的小伙伴可以了... 目录1. 概述2. 快速搭建 HTTP 文件共享服务2.1 核心思路2.2 代码实现2.3 代码解读3.

详解C#如何提取PDF文档中的图片

《详解C#如何提取PDF文档中的图片》提取图片可以将这些图像资源进行单独保存,方便后续在不同的项目中使用,下面我们就来看看如何使用C#通过代码从PDF文档中提取图片吧... 当 PDF 文件中包含有价值的图片,如艺术画作、设计素材、报告图表等,提取图片可以将这些图像资源进行单独保存,方便后续在不同的项目中使

Android中Dialog的使用详解

《Android中Dialog的使用详解》Dialog(对话框)是Android中常用的UI组件,用于临时显示重要信息或获取用户输入,本文给大家介绍Android中Dialog的使用,感兴趣的朋友一起... 目录android中Dialog的使用详解1. 基本Dialog类型1.1 AlertDialog(

MySQL双主搭建+keepalived高可用的实现

《MySQL双主搭建+keepalived高可用的实现》本文主要介绍了MySQL双主搭建+keepalived高可用的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,... 目录一、测试环境准备二、主从搭建1.创建复制用户2.创建复制关系3.开启复制,确认复制是否成功4.同

Java实现文件图片的预览和下载功能

《Java实现文件图片的预览和下载功能》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Java实现文件图片的预览和下载功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... Java实现文件(图片)的预览和下载 @ApiOperation("访问文件") @GetMapping("