H264/AVC 的核心结构：解码音视频的奥秘

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2024-02-14 07:52:12

踏入 H264 视频压缩的奇妙世界：揭开音频/视频编码的面纱

探索 H264 的基本结构

H264，全称高级视频编码，是一种革命性的视频压缩标准，它在视频传输和存储领域扮演着至关重要的角色。其核心结构包括以下关键要素：

帧内预测： 利用当前帧的信息来预测下一帧。
帧间预测： 利用相邻帧的信息来预测当前帧。
变换编码： 将预测误差转换成频率域，以便更有效地进行编码。
熵编码： 去除冗余信息，进一步提高压缩率。

编码压缩技术的深入分析

H264 的编码压缩技术围绕着预测、变换和熵编码的巧妙结合展开：

预测： 通过帧内和帧间预测，H264 可以大幅减少需要编码的信息量，从而达到压缩的目的。
变换： 使用离散余弦变换（DCT）将像素差异转换成频率域，在此域中，能量集中在低频分量上，便于编码。
熵编码： 熵编码算法，如算术编码和 CABAC，用于去除变换系数中的冗余，进一步提升压缩率。

代码示例：H264 帧内预测

int intra_pred(const uint8_t* src, int stride, uint8_t* dst, int width, int height) {
  for (int y = 0; y < height; ++y) {
    for (int x = 0; x < width; ++x) {
      dst[y * stride + x] = src[y * stride + x];
    }
  }
  return 0;
}

x264 和 h264bitstream 库的剖析

为了实际应用 H264 技术，我们引入了开源库：

x264： 一个功能强大的 H264 视频编码器，用于创建符合 H264 标准的视频比特流。
h264bitstream： 一个用于解析和操作 H264 比特流的库，提供深入的比特流分析和操作能力。

代码示例：使用 x264 编码视频

x264_param_t params;
x264_picture_t pic;
x264_encoder_t *encoder;

// 初始化 x264 编码器
x264_param_default(&params);
params.rc.bitrate = 1000000; // 比特率为 1 Mbps

// 初始化图片
pic.i_pts = 0;
pic.img.i_csp = X264_CSP_I420;
pic.img.i_width = width;
pic.img.i_height = height;

// 分配内存
pic.img.plane[0] = (uint8_t*)malloc(width * height);
pic.img.plane[1] = (uint8_t*)malloc(width * height / 4);
pic.img.plane[2] = (uint8_t*)malloc(width * height / 4);

// 初始化编码器
encoder = x264_encoder_open(&params);

// 编码图片
x264_encoder_encode(encoder, &pic, &nals);

// 释放内存
free(pic.img.plane[0]);
free(pic.img.plane[1]);
free(pic.img.plane[2]);

// 关闭编码器
x264_encoder_close(encoder);