参与制定H.264标准的联合组织致力于创建一个简单明了的解决方案，{zd0}限度地限制选项和特性的数量。和其它视频标准一样，H.264标准的一个重要方面是通过类别（算法特性集）和等级（性能等级）中提供的功能，以{zj0}的方式支持常见应用和通用格式。

     H.264有7个类别，每个类别都针对某一类特定的应用。此外，每个类别都定义了编码器能够使用哪些特性集，并限制了解码器在实施方面的复杂性。

     网络摄像机和视频编码器最有可能使用的是基准类别，此类别主要针对计算资源有限的应用。对于嵌入在网络视频产品中的实时编码器来说，在特定的可用性能下，基准类别最为适用。此类别能够实现低延时，这对监控视频来说是一个很重要的要求，而且对于支持PTZ网络摄像机实现实时的平移/倾斜/缩放(PTZ)控制来说尤为重要。

     H.264分为11个功能等级，对性能、带宽和内存需求进行了限制。每个等级都规定了从QCIF到HDTV等各种分辨率所对应的比特率和编码速率（每秒宏块数）。分辨率越高，要求的等级就越高。

     5.帧的基本知识

     根据H.264的不同类别，编码器会使用不同类型的帧，例如I帧、P帧和B帧。

     I帧（帧内编码帧）是一种自带全部信息的独立帧，无需参考其它图像便可独立进行解码。视频序列中的{dy}个帧始终都是I帧。如果所传输的比特流遭到破坏，则需要将I帧用作新查看器的起始点或重新同步点。I帧可以用来实现快进、快退以及其它随机访问功能。如果新的客户端将参与查看视频流，编码器将以相同的时间间隔或者根据要求自动插入I帧。I帧的缺点在于它们会占用更多的数据位，但从另一方面看，I帧不会产生可觉察的模糊现象。

     P帧（帧间预测编码帧）需要参考前面的I帧和/或P帧的不同部分才能进行编码。与I帧相比，P帧通常占用更少的数据位，但其缺点是，由于P帧对前面的P和I参考帧有着复杂的依赖性，因此对传输错误非常敏感。

     B帧（双向预测编码帧）需要同时以前面的帧和后面的帧作为参考帧。

图2.带有I帧、B帧和P帧的典型视频序列。P帧只需要参考前面的I帧或P帧，而B帧则需要同时参考前面和后面的I帧或P帧。

     当视频解码器逐个帧地对比特流进行解码以便重构视频时，必须始终从I帧开始解码。如果使用了P帧和B帧，则必须与参考帧一起解码。

     在H.264基准类中，仅使用I帧和P帧。由于基准类没有使用B帧，所以可以实现低延时，因此是网络摄像机和视频编码器的理想选择。

    6.减少数据量的基本方法

     可以通过各种方法在一个图像帧内或者在一系列帧之间减少视频数据量。

     在某个图像帧内，只需要删除不必要的信息就可以减少数据量，但这样做会导致图像的分辨率下降。

     在一系列的帧内，可以通过差分编码这样的方法来减少视频数据量，包括H.264在内的大多数视频压缩标准都采用这种方法。在差分编码中，会将一个帧与参考帧（即前面的I帧或P帧）进行对比，然后只对那些相对于参考帧来说发生了变化的像素进行编码。通过这种方法，可以降低需要进行编码和发送的像素值。

图3.对M-JPEG格式来说，上述序列中的三个图像分别作为独立的图像（I帧）进行编码和发送，彼此之间互不依赖。

图4.对差分编码（包括H.264在内的大多数视频压缩标准都采用这种方法）来说，只有{dy}个图像（I帧）是将全帧图像信息进行编码。

     如果是根据像素块（宏块）而不是单个的像素来检测差别并进行差分编码，还可以进一步减少需要编码的信息量；因此，可以对更大的区域进行对比，而只需对那些存在重大差别的块进行编码。此外，对发生更改的区域位置进行标记的相关开销也将大大降低。

     然而，如果视频中存在大量物体运动的话，差分编码将无法显著减少数据量。这时，可以采用基于块的运动补偿技术。基于块的运动补偿考虑到视频序列中构成新帧的大量信息都可以在前面的帧中找到，但可能会在不同的位置上。所以，这种技术将一个帧分为一系列的宏块。然后，通过在参考帧中查找匹配块的方式，逐块地构建或者“预测”一个新帧（例如P帧）。如果发现匹配的块，编码器只需要对参考帧中发现匹配块的位置进行编码。与对块的实际内容进行编码相比，只对运动矢量进行编码可以减少所占用的数据位。

图5.基于块的运动补偿图示