H.264 / MPEG-4 AVC (H.264) est la norme de compression vidéo la plus récente et la plus prometteuse depuis la publication de la norme de compression vidéo MPEG-2 en 1995. H.264 est la dernière norme internationale de codage vidéo développée conjointement par le groupe de développement conjoint de l'UIT-T et de l'ISO / CEI. Grâce à cette norme, l'efficacité de la compression avec la même qualité d'image a été multipliée par plus de 2 par rapport à la norme précédente. Par conséquent, H.264 est généralement considéré comme la norme industrielle la plus influente.
Premièrement, l'histoire du développement de H.264
H.264 a été appelé H.26L lorsqu'il a été proposé par le Groupe d'experts du codage vidéo de l'UIT en 1997, et a été appelé MPEG4 Part10 (MPEG4 AVC) ou H.264 (JVT) après que l'UIT et l'ISO ont collaboré à la recherche. .
Contexte technique de haut niveau de H.264
Le principal objectif de la norme H.264 est de fournir une meilleure qualité d'image avec la même bande passante que les autres normes de codage vidéo existantes.
Et, par rapport aux normes internationales précédentes telles que H.263 et MPEG-4, H.264 présente les plus grands avantages dans les quatre aspects suivants:
1. Chaque image vidéo est séparée en blocs composés de pixels, de sorte que le processus de codage de l'image vidéo peut atteindre le niveau de bloc.
2. La méthode de redondance spatiale est utilisée pour effectuer la prédiction spatiale, la conversion, l'optimisation et le codage par entropie (codage à longueur variable) sur certains blocs originaux de la trame vidéo.
3. La méthode de stockage temporaire est adoptée pour différents blocs de trames consécutives, de sorte que seules les parties modifiées des trames consécutives doivent être codées. L'algorithme utilise la prédiction de mouvement et la compensation de mouvement pour terminer. Pour certains blocs spécifiques, une recherche est effectuée sur une ou plusieurs trames qui ont été codées pour déterminer le vecteur de mouvement du bloc, et ainsi le bloc principal est prédit dans le codage et le décodage ultérieurs.
4. La technologie de redondance d'espace résiduel est adoptée pour coder les blocs résiduels dans l'image vidéo. Par exemple: pour la différence entre le bloc source et le bloc de prédiction correspondant, la conversion, l'optimisation et le codage entropique sont à nouveau utilisés.
Fonctionnalités H.264 et avantages avancés
H.264 est une nouvelle génération de format de compression vidéo numérique après MPEG4 proposé conjointement par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et l'Union internationale des télécommunications (UIT). Il conserve non seulement les avantages et l'essence des technologies de compression précédentes, mais dispose également d'autres technologies de compression incomparables. De nombreux avantages.
1. Faible débit binaire: par rapport aux technologies de compression telles que MPEG2 et MPEG4 ASP, avec la même qualité d'image, la quantité de données compressées à l'aide de la technologie H.264 n'est que de 1/8 de MPEG2 et 1/3 de MPEG4. De toute évidence, l'adoption de la technologie de compression H.264 permettra aux utilisateurs d'économiser considérablement le temps de téléchargement et les frais de trafic de données.
2. Images de haute qualité: H.264 peut fournir des images de haute qualité continues et fluides (qualité DVD).
3. Forte tolérance aux pannes: H.264 fournit les outils nécessaires pour résoudre les erreurs telles que la perte de paquets qui sont susceptibles de se produire dans un environnement réseau instable.
4. Forte adaptabilité du réseau: H.264 fournit une couche d'adaptation réseau, qui permet aux fichiers H.264 d'être facilement transmis sur différents réseaux (tels que Internet, CDMA, GPRS, WCDMA, CDMA2000, etc.).
2. Présentation de la norme H.264
H.264, comme la norme précédente, est également un mode de codage hybride de DPCM plus le codage par transformée. Cependant, il adopte une conception concise de "retour aux sources" et ne nécessite pas beaucoup d'options pour obtenir des performances de compression bien meilleures que H.263 ++; il renforce l'adaptabilité à divers canaux et adopte une structure et une syntaxe «conviviales pour le réseau». Propice au traitement des erreurs et des pertes de paquets; une large gamme de cibles d'application pour répondre aux besoins de différentes vitesses, différentes résolutions et différentes occasions de transmission (stockage).
Techniquement, il concentre les avantages des normes précédentes et absorbe l'expérience accumulée dans la formulation standard. Par rapport au profil simple H.263 v2 (H.263 +) ou MPEG-4 (profil simple), H.264 peut enregistrer jusqu'à 50 à la plupart des débits de code en utilisant le meilleur encodeur similaire à la méthode d'encodage ci-dessus% Débit binaire. H.264 peut continuer à fournir une qualité vidéo élevée à tous les débits binaires. H.264 peut fonctionner en mode à faible latence pour s'adapter aux applications de communication en temps réel (telles que la vidéoconférence), et il peut également bien fonctionner dans les applications sans restrictions de retard, telles que le stockage vidéo et les applications de streaming vidéo sur serveur. H.264 fournit des outils pour gérer la perte de paquets dans les réseaux de transmission de paquets, et des outils pour gérer les erreurs de bits dans les réseaux sans fil sujets aux erreurs.
Au niveau système, H.264 propose un nouveau concept, qui est une division conceptuelle entre la couche de codage vidéo (VCL) et la couche d'abstraction réseau (NAL), la première étant le cœur du contenu vidéo L'expression du contenu compressé, cette dernière étant l'expression délivrée à travers un type de réseau spécifique, cette structure facilite le conditionnement des informations et un meilleur contrôle de priorité des informations. Le schéma de principe de codage système de H.264 est illustré comme sur la figure 1.
Figure 1 Schéma fonctionnel du système H.264
Trois, la technologie clé de la norme H.264
1. Codage de prédiction intra-image
Le codage intra-trame est utilisé pour réduire la redondance spatiale de l'image. Afin d'améliorer l'efficacité du codage intra-trame H.264, la corrélation spatiale des macroblocs adjacents est pleinement utilisée dans une trame donnée, et les macroblocs adjacents contiennent généralement des attributs similaires. Par conséquent, lors du codage d'un macrobloc donné, prédisez d'abord en fonction des macroblocs environnants (généralement en fonction du macrobloc dans le coin supérieur gauche, car ce macrobloc a été codé), puis calculez la différence entre la valeur prédite et la valeur réelle La valeur est codé, de sorte que par rapport au codage direct de la trame, le débit binaire peut être considérablement réduit.
H.264 fournit 6 modes pour la prédiction de macrobloc 4 × 4 pixels, y compris 1 prédiction DC et 5 prédiction directionnelle, comme le montre la figure 2. Dans la figure, un total de 9 pixels de A à I du bloc adjacent ont été codés et peut être utilisé pour la prédiction. Si nous choisissons le mode 4, alors les 4 pixels a, b, c et d sont prédits égaux à E Valeurs, e, f, g et h4 pixels sont prédits égaux à F.Pour les zones plates de l'image qui contiennent peu d'informations spatiales, H.264 prend également en charge le codage intra-trame 16 × 16.
Figure 2 Mode de codage intra
2. Codage prédictif intertrame
Le codage prédictif inter-images utilise la redondance temporelle dans des images consécutives pour l'estimation et la compensation de mouvement. La compensation de mouvement H.264 prend en charge la plupart des fonctionnalités clés des normes de codage vidéo précédentes et ajoute de manière flexible plus de fonctions. En plus de prendre en charge les trames P et B, H.264 prend également en charge une nouvelle trame Frame-SP de transmission inter-flux. Une fois que le flux de code contient des trames SP, il peut basculer rapidement entre les flux de code avec un contenu similaire mais avec des débits binaires différents, et prend en charge les modes d'accès aléatoire et de lecture rapide en même temps.
L'estimation de mouvement H.264 présente les quatre caractéristiques suivantes.
(1) Segmentation de macroblocs de différentes tailles et formes
La compensation de mouvement de chaque macrobloc 16 × 16 pixels peut adopter différentes tailles et formes. H.264 prend en charge 7 modes, comme le montre la figure 4. La compensation de mouvement du mode petit bloc améliore les performances du traitement des informations détaillées de mouvement, réduit l'effet de bloc et améliore la qualité de l'image.
(2) Compensation de mouvement sous-pixel haute précision
Dans H.263, une estimation de mouvement de précision d'un demi-pixel est utilisée, tandis que dans H.264, une estimation de mouvement de précision de 1/4 ou 1/8 pixel peut être utilisée. Lorsque la même précision est requise, l'erreur résiduelle après H.264 en utilisant une estimation de mouvement avec une précision de 1/4 ou 1/8 de pixel est inférieure à l'erreur résiduelle après H.263 en utilisant une estimation de mouvement avec une précision de demi-pixel. De cette manière, avec la même précision, H.264 nécessite un débit binaire plus petit dans le codage inter-trame.
(3) Prédiction multi-images
H.264 fournit une fonction de prédiction multi-trames facultative. Pendant le codage inter-image, 5 images de référence différentes peuvent être sélectionnées, ce qui offre de meilleures performances de correction d'erreur, ce qui peut améliorer la qualité de l'image vidéo. Cette fonction est principalement utilisée dans les situations suivantes: mouvement périodique, mouvement de translation et changement de l'objectif de la caméra entre deux scènes différentes.
(4) Filtre de déblocage
H.264 définit un filtre adaptatif pour supprimer les effets de bloc, qui peut gérer les bords de bloc horizontaux et verticaux dans la boucle de prédiction, réduisant considérablement les effets de bloc.
3. Transformation d'entiers
En termes de transformation, H.264 utilise une transformation similaire à DCT basée sur des blocs de 4 × 4 pixels, mais utilise une transformation spatiale basée sur des entiers. Il n'y a pas de transformation inverse. Il y a un problème d'erreur en raison du compromis. La matrice de transformation est telle que celle illustrée à la figure 5. Par rapport aux opérations à virgule flottante, la transformation DCT entière provoquera des erreurs supplémentaires, mais comme la quantification après la transformation DCT présente également une erreur de quantification, par rapport à elle, l'influence de l'erreur de quantification causée par la transformation DCT entière n'est pas grande. En outre, la transformée DCT entière présente également les avantages de réduire la quantité de calcul et la complexité, ce qui est propice à la transplantation en DSP à virgule fixe.
4. Quantifier
Il y a 32 étapes de quantification différentes dans H.264, ce qui est très similaire aux 31 étapes de quantification dans H.263, mais dans H.264, la taille de pas est progressive à un taux composé de 12.5%, et pas une constante fixe.
Dans H.264, il existe également deux façons de lire les coefficients de transformation: le balayage en zigzag et le double balayage. Dans la plupart des cas, un simple balayage en zigzag est utilisé; le double balayage n'est utilisé que dans un bloc avec un niveau de quantification plus petit, ce qui contribue à améliorer l'efficacité du codage.
5. Codage d'entropie
La dernière étape du traitement du codage vidéo est le codage par entropie. Deux méthodes différentes de codage entropique sont utilisées dans H.264: le codage universel à longueur variable (UVLC) et le codage arithmétique binaire adaptatif basé sur le texte (CABAC).
Dans les normes telles que H.263, différentes tables de codes VLC sont utilisées en fonction du type de données à coder, telles que les coefficients de transformation et les vecteurs de mouvement. La table de codes UVLC dans H.264 fournit une méthode simple, quel que soit le type de données que le symbole représente, la table de codes de longueur de mot variable uniforme est utilisée. L'avantage est la simplicité; l'inconvénient est qu'une table de code unique est dérivée du modèle de distribution statistique de probabilité, sans tenir compte de la corrélation entre les symboles de code, et l'effet n'est pas très bon à des débits de code moyens et élevés.
Par conséquent, la méthode optionnelle CABAC est également fournie dans H.264. Le codage arithmétique permet d'utiliser des modèles de probabilité de tous les éléments syntaxiques (coefficients de transformation, vecteurs de mouvement) à la fois au codage et au décodage. Afin d'améliorer l'efficacité du codage arithmétique, grâce au processus de modélisation du contenu, le modèle de probabilité de base peut s'adapter aux caractéristiques statistiques qui changent avec l'image vidéo. La modélisation de contenu fournit une estimation de probabilité conditionnelle des symboles codés. En utilisant un modèle de contenu approprié, la corrélation entre les symboles peut être supprimée en sélectionnant le modèle de probabilité correspondant des symboles codés adjacents au symbole actuellement codé. Différents éléments syntaxiques sont généralement conservés Différents modèles.
Quatrièmement, l'application de H.264 à la visioconférence
À l'heure actuelle, la plupart des systèmes de visioconférence adoptent les normes de codage vidéo H.261 ou H.263, et l'émergence de H.264 permet à H.264 de réduire le débit binaire de 50% par rapport à H.263 au même débit. En d'autres termes, même si les utilisateurs n'utilisent qu'une bande passante de 384 kbit / s, ils peuvent profiter de services vidéo de haute qualité jusqu'à 768 kbit / s sous H.263. H.264 permet non seulement d'économiser d'énormes dépenses, mais améliore également l'efficacité de l'utilisation des ressources et permet en même temps aux services de visioconférence de qualité commerciale d'avoir plus de clients potentiels.
À l'heure actuelle, il existe déjà quelques produits de vidéoconférence de fabricants prenant en charge le protocole H.264, et les fabricants se sont engagés à vulgariser la nouvelle norme industrielle H.264. Alors que d'autres fournisseurs de solutions de visioconférence suivent leur exemple les uns après les autres, nous pourrons profiter pleinement des avantages des services vidéo H.264.
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Dans quelle mesure (long) le couvercle du transmetteur?
La portée de transmission dépend de nombreux facteurs. La distance réelle est basée sur l'antenne d'installer la hauteur, le gain de l'antenne, en utilisant l'environnement comme la construction et d'autres obstacles, la sensibilité du récepteur, l'antenne du récepteur. Installation de l'antenne plus élevée et l'utilisation dans la campagne, la distance sera beaucoup plus loin.
Transmetteur FM 5W Exemple d'utilisation dans la ville et ville natale:
J'ai une utilisation par le client 5W émetteur fm USA avec antenne GP dans sa ville natale, et il le tester avec une voiture, il couvre 10km (6.21mile).
Je teste l'émetteur fm 5W avec antenne GP dans ma ville natale, il couvre environ 2km (1.24mile).
Je teste l'émetteur fm 5W avec antenne GP dans la ville de Guangzhou, il couvre environ seulement 300meter (984ft).
Voici la gamme approximative de différents émetteurs de puissance FM. (La plage est de diamètre)
Transmetteur FM 0.1W ~ 5W: 100M ~ 1KM
5W ~ 15W FM Ttransmitter: 1KM ~ 3KM
Transmetteur FM 15W ~ 80W: 3KM ~ 10KM
Transmetteur FM 80W ~ 500W: 10KM ~ 30KM
Transmetteur FM 500W ~ 1000W: 30KM ~ 50KM
Transmetteur FM 1KW ~ 2KW: 50KM ~ 100KM
Transmetteur FM 2KW ~ 5KW: 100KM ~ 150KM
Transmetteur FM 5KW ~ 10KW: 150KM ~ 200KM
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