H266/VVC编码标准

H266/VVC编码标准

什么是视频编码标准

视频编码标准只规定了码流的语法语义和解码器，只要求视频编码后的码流符合标准的语法结构，解码器就可以根据码流的语法语义进行正常解码。因此，符合某个解码标准的编码器是有很大的自由度的，只要编码后的码流符合标准规定即可。

编码器输出的码流汇总，数据的基本单位是语法元素，每个语法元素由若干个比特组成，表征某个特定的物理意义，如预测类型、量化参数等。语法规定了各个语法元素的组织结构，语义阐述了语法元素的具体含义。

视频编码标准由标准化组织向业界广泛征集各类提案，并逐渐形成参考软件。标准化组织主要有国际电信标准化部门ITU-T、国际标准化组织ISO/国际电工委员会IEC，以及我国的数字视频编解码技术标准工作组AVS。

目前比较先进的编解码标准H266/VVC、AVS3、AV2。

h266/VVC简介

视频应用的多样性和高清化趋势对视频编码性能提出了更高的要求，为此，H266/VVC顺势而出。

h266也被称为多功能视频编码（Versatile Video Coding，简称 VVC）是最新一代视频编码标准，2020 年 7 月定稿。相比HEVC/H265，能够平均节省大约 50% 的码率，编码复杂度不超过2倍，编码复杂度与压缩性能基本保持正比关系。

编码框架：H266/VVC类似以往的国际视频编码标准，仍然采用混合编码框架，包括预测、变换、量化、熵编码、环路滤波等。

编码单元：H266/VVC仍然采用基于编码树单元CTB和编码树块CTB的编码单元划分机构，利用四叉树、二叉树、三叉树递归划分成不同尺寸的编码单元CU，CU是视频编码的基本单位。

帧内预测：引入多参考行帧内预测、模式依赖的帧内平滑、更多的角度模式、宽角度帧内预测、基于矩阵的帧内预测、分量间线性预测、位置相关的帧内预测组合等新技术。

帧间预测：H266/VVC引入了带有运动矢量差的Merge、几何划分帧间预测、联合帧内帧间预测、对称运动矢量差分编码、自适应运动矢量精度、仿射运动补偿预测、基于子块的时域MV预测、双向光流、解码端运动矢量细化等新技术。

变换：H266/VVC引入多核变换、高频调零、子块变换、二次变换等新技术。

量化：H266/VVC在量化方面引入了三个新编码工具：自适应色度量化参数偏差，依赖量化和量化残差联合编码。

环路滤波：包括去方块铝箔、像素自适应补偿、自适应环路滤波、亮度映射与色度缩放。

熵编码：采用基于上下文的自适应二进制算数编码进行熵编码。在CABAC引擎和变换系数编码两方面做了改进。在CABAC引擎方面的改进是多重假设概率更新模型和上下文模型绑定的自适应率（即概率更新速度依赖于上下文模型），其中采用了和每个上下文模型耦合的两个概率估计P0和P1，而P0和P1相互独立地根据各自的自适应率进行更新。

标准化历程

2015年10月：VCEG和MPEG再次组建联合视频探索小组JVET，开发JEM参考平台；

2015年10月-2017年7月：针对SDR，多个提案，JEM 7个版本不断演进；

2016年10月-2017年10月：支持AR和VR，研究了360度全景编码技术，简历360Lib参考软件平台；

2017年10月：共同发布新一代视频编码标准的技术征求书，应用到4K、16K，甚至HDR、360度全景视频、屏幕内容编码

2018年4月：32家单位提交23份提案，最佳性能比H265的参考软件HM提升40%以上的编码效率，JVET将下一代标准命名VVC，建立第一版VV测试模型VTM-1.0；

2018年-2020年7月：JVET召开10次会议讨论6000多份技术提案，VTM性能得到大幅度提升；

2019年7月：JVET发布委员会草案CD，确定VVC的主体编码框架和编码工具；

2019年10月:JVET发布了国际标准草案DIS，标准进入关键阶段;

2020年7月1日:19次JVET会议确定VVC第一版本，ITU-T命名为H266，ISO/IEC批准VVC成为FDIS，H266/VVC标准正式形成。