H.264 / MPEG-4 AVC & 宏块数

一、IPCM宏块简介

在H.264中，一个宏块包括16*16个像素，I宏块有三种形式：

• 1. 16个I4x4编码方式组成的宏块(为了方便，简称I4x4方式的宏块);
• 2. I16x16宏块;
• 3. IPCM宏块（特殊）

分块越细，就越准确，所以I4x4编码方式适合编码那些纹理比较复杂的宏块，而I16x16编码方式就更加笼统，适合编码那些比较平滑的区域。

最特别的是IPCM宏块，这种宏块的脾气很古怪：不预测，没残差，不变换，无量化等操作，而是直接传像素值，直接将最原始的yuv数据写入到码流中，可见IPCM的信息不会有任何损失，是完全无损的. 如果将视频的所有宏块都编码成IPCM宏块，那么H.264就是一个无损编码,当然，在现实中，很少有人这么做。

视频应用五类举例：

• 1、news（新闻）：变化和运动的区域比较小（比如人脸，一般占视频画面的15%），背景是静止的。

• 2、soccer（足球）：包含大面积统一方向的运动。镜头通常会在一个统一颜色的背景下（绿色）跟踪一个快速运动的物体（足球）。

• 3、cartoon（卡通）：主题在运动，背景是绝对静止的。

• 4、panorama（全景画）：包含大面积统一方向的运动，运动方向是一致的。

• 5、rest（其他）：除以上几种之外的视频都属于这一类。通常包含大量杂乱的运动，或者有很多镜头切换。

二、级别详表

具有最大特性值的级别

High Profile的最大比特率是Base / Extended / Main Profile的1.25倍，Hi10P是3倍，Hi422P / Hi444PP是4倍。
亮度采样的数量是宏块数量的16×16 = 256倍（并且每秒亮度采样的数量是每秒宏块数量的256倍）

针对表格的一些讲解说明：

Level：级别。

Max macroblocks：最大宏块数。注：宏块尺寸是16x16的。

per second：每秒（的最大宏块数）。可用于约束帧率。

per frame：每帧（的最大宏块数）。可用于约束分辨率。

Max video bit rate (kbit/s)：最大视频码率。不同档次（Profile）下会有区别。

BP：Baseline Profile，基线档次。

XP：Extended Profile，进阶档次。

MP：Main Profile，主要档次。

HiP：High Profile，高级档次。

Hi10P：High 10 Profile，高级10位档次。

Hi422P：High 4:2:2 Profile，高级4:2:2档次。

Hi444PP：High 4:4:4 Predictive Profile，高级4:4:4（实验性？）档次。

Examples for high resolution @ frame rate (max stored frames)：范例：高分辨率@帧率(最大存储帧数)。

三、分辨率和帧率的计算

解码图片缓冲

H.264 / AVC编码器使用先前编码的图片来预测其他图片中样本的值。这使编码器能够有效地决定对给定图像进行编码的最佳方式。在解码器处，这样的图片被存储在虚拟解码图片缓冲器（DPB）中。DPB的最大容量，以帧（或场对）为单位，如上表右列中的括号所示，可以计算如下：

capacity = min（floor（MaxDpbMbs /（PicWidthInMbs * FrameHeightInMbs）），16）

注1：floor(x)是向向下取整。

其中MaxDpbMbs是下表中作为级数的函数提供的常数值，并且PicWidthInMbs和FrameHeightInMbs是编码视频数据的图片宽度和帧高度，以宏块为单位表示（四舍五入为整数值并考虑裁剪和宏块配对时适用）。

这里以宏块数1616,480P(800480)作为例子举例：

水平宏块数（PicWidthInMbs ）= ceil(视频宽度 / 16) = ceil(480 / 16) = 30

垂直宏块数（FrameHeightInMbs）= ceil(视频高度 / 16) = ceil( 800 / 16 ) = 50

注：ceil(x)为向上取整函数

每帧宏块数 = 水平宏块数 * 垂直宏块数 = 50 * 30 = 1500

查上面的级别详表，可知支持 每帧宏块数1500 的最低级别是2.2。

级别2.2所允许的 每秒最大宏块数（Max macroblocks per second） 是 20250。20250 / 1500 = 13.5。即最高支持每秒13.5帧。