一、技術(shù)對(duì)比
AVS視頻與MPEG標(biāo)準(zhǔn)都采用混合編碼框架(見(jiàn)圖1)，包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、幀間預(yù)測(cè)、環(huán)路濾波等技術(shù)模塊，這是當(dāng)前主流的技術(shù)路線。AVS的主要?jiǎng)?chuàng)新在于提出了一批具體的優(yōu)化技術(shù)，在較低的復(fù)雜度下實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性能，但并未使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)背后的大量復(fù)雜的專利。AVS-視頻當(dāng)中具有特征性的核心技術(shù)包括：8x8整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預(yù)測(cè)、1/4精度像素插值、特殊的幀間預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、二維熵編碼、去塊效應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波等。
AVS視頻編碼器框圖如下圖所示。
AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了I幀、P幀和B幀三種不同類型的圖像，I幀中的宏塊只進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)，P幀和B幀的宏塊則需要進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)或幀間預(yù)測(cè)，圖中S0是預(yù)測(cè)模式選擇開(kāi)關(guān)。預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行8×8整數(shù)變換(ICT)和量化，然后對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行zig-zag掃描(隔行編碼塊使用另一種掃描方式)，得到一維排列的量化系數(shù)，最后對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行熵編碼。AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)的變換和量化只需要加減法和移位操作，用16位精度即可完成。
AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)使用環(huán)路濾波器對(duì)重建圖像濾波，一方面可以消除方塊效應(yīng)，改善重建圖像的主觀質(zhì)量；另一方面能夠提高編碼效率。濾波強(qiáng)度可以自適應(yīng)調(diào)整。
AVS標(biāo)準(zhǔn)支持多種視頻業(yè)務(wù)，考慮到不同業(yè)務(wù)之間的互操作性，AVS標(biāo)準(zhǔn)定義了檔次(profile)和級(jí)別(level)。檔次是AVS定義的語(yǔ)法、語(yǔ)義及算法的子集；級(jí)別是在某一檔次下對(duì)語(yǔ)法元素和語(yǔ)法元素參數(shù)值的限定集合。為了滿足高清晰度/標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視廣播、數(shù)字存儲(chǔ)媒體等業(yè)務(wù)的需要，AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)定義了基準(zhǔn)檔次(Jizhun profile)和4個(gè)級(jí)別(4.0、4.2、6.0和6.2)，支持的最大圖像分辨率從720×576到1920×1080，最大比特率從10 Mbit/s到30 Mbit/s。
DCT(Discrete Cosine Transform)：離散余弦變換
VLC(Variable Length Coding)：變長(zhǎng)編碼
CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding)：基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)碼
CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)：基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼
FMO(Flexible Macroblock Ordering)：靈活的宏塊排序
ASO(Arbitrary Slice Ordering)：任意條帶排列
二、主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試
壓縮效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。主觀評(píng)判是聘請(qǐng)專門(mén)的評(píng)價(jià)人員來(lái)比較壓縮之后再恢復(fù)的視聽(tīng)效果和原始效果的差異，通常是在專門(mén)的視聽(tīng)環(huán)境中按照一定的規(guī)則進(jìn)行主觀評(píng)分。客觀評(píng)判則是通過(guò)一種具體的算法來(lái)統(tǒng)計(jì)多媒體數(shù)據(jù)壓縮結(jié)果的損失，例如信噪比SNR(即信號(hào)與噪聲之比的對(duì)數(shù))。主觀評(píng)判和客觀評(píng)判有時(shí)相差很大，因此衡量一個(gè)算法的好壞就需要在這二者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。對(duì)一套標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，通常開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用客觀評(píng)價(jià)的方法，但最終要得到主觀評(píng)價(jià)的確認(rèn)。
1．MPEG-4 AVC視頻標(biāo)準(zhǔn)主觀測(cè)試
2002年10-12月，MPEG 組織了專題組對(duì)AVC (ISO/IEC 14496-10 | ITU-T Rec. H.264) 與MPEG-4 Visual (ISO/IEC 14496-2)和MPEG-2 Video (ISO/IEC 13818-2)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試在FUB/ISCTI (意大利)、NIST (美國(guó))和TUM (德國(guó))進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果表明AVC的編碼性能有顯著提高。
本次測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)和高清晰度(HD)采用的測(cè)試條件(視頻序列和碼率)如下表：
圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)依據(jù)ITU-R BT.500-11 《Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures(電視圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法)》(下面可以看到AVS的兩次主觀測(cè)試同樣采用的是這個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn))。測(cè)試結(jié)果如下表：
(注：表中T表示透明，壓縮后與原始圖像看不出差異，Nx表示被對(duì)比者碼率是AVC的N倍時(shí)才能達(dá)到同等質(zhì)量，下同)
由表可以看出，12個(gè)可比項(xiàng)中有8個(gè)的N大于等于1.5，有3個(gè)大于等于2，有一個(gè)等于4。
由表可以看出，AVC與MPEG-2參考軟件比，12個(gè)可比項(xiàng)中有9個(gè)的N大于等于1.8，有2個(gè)大于等于4。
由表可以看出，AVC與優(yōu)化的MPEG-2高清編碼器比，9個(gè)可比項(xiàng)中有7個(gè)的N大于等于1.7，有3個(gè)大于等于2，有一個(gè)等于3.3。
由表可以看出，AVC與MPEG-2參考軟件比，9個(gè)可比項(xiàng)中有8個(gè)的N大于等于1.7，有4個(gè)大于等于2。
總體上講，AVC與MPEG-2對(duì)比，85個(gè)比對(duì)中66對(duì)MPEG-2的碼率要達(dá)到1.5倍才能與AVC達(dá)到同樣質(zhì)量，其中51對(duì)MPEG-2碼率要達(dá)到AVC的2倍才能達(dá)到AVC的質(zhì)量。換句話說(shuō)，在60%的情況下，AVC的編碼效率能夠達(dá)到MPEG-2的兩倍。
鑒于AVC的編碼效率能夠達(dá)到MPEG-2的2倍，我國(guó)有關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)在測(cè)試AVS時(shí)，通常把AVS視頻的碼率也設(shè)在MPEG-2典型碼率的二分之一或更低，也就是測(cè)試AVS編碼效率是MPEG-2的2倍或更高的情況下的AVS視頻的編碼質(zhì)量是否能夠廣播要求。