容錯編碼（error resilient coding）與信源編碼端純粹追求編碼效率不同，容錯編碼是在編碼過程中加入一部分冗餘信息來增強抗誤碼能力，力求以最少量的冗餘來獲得最大的增益，其抗誤碼性能是以犧牲編碼效率為代價的。
根據處理差錯擴散的類型和方式的不同，容錯編碼技術主要有：插入同步標記（RM）、數據分割（DP）、可逆變長編碼（RVLC）、參數集、幀內編碼更新技術、分層編碼（LC）技術、相關子數據流傳輸的多描述編碼（MDC）等。
基本介紹
- 中文名：容錯編碼
- 外文名：error resilient coding
- 定 義：編碼過程加入一部分冗餘信息
- 套用學科：計算機原理術語
概念,工作原理,插入同步標記,數據分割,可逆變長編碼,參數集,幀內編碼更新,分層編碼,
概念
容錯編碼（error resilient coding）與信源編碼端純粹追求編碼效率不同，容錯編碼是在編碼過程中加入一部分冗餘信息來增強抗誤碼能力，力求以最少量的冗餘來獲得最大的增益，其抗誤碼性能是以犧牲編碼效率為代價的。
根據處理差錯擴散的類型和方式的不同，容錯編碼技術主要有：插入同步標記（RM）、數據分割（DP）、可逆變長編碼（RVLC）、參數集、幀內編碼更新技術、分層編碼（LC）技術、相關子數據流傳輸的多描述編碼（MDC）等。
工作原理
插入同步標記
在使用VLC時，一個比特的錯誤就可能導致解碼器失去同步。為解決這個問題，一個簡單有效的方法就是周期性地插入同步標誌。同步標誌區別於普通碼字，解碼器很容易將它們和普通碼字區分開來。當解碼器檢測到同步標誌後，就可以恢復正確解碼。
顯而易見，插入同步標誌會降低編碼效率。同步標誌長度越長，使用越頻繁，開銷也越大。但對解碼器來說，頻繁使用同步標誌有利於解碼器快速恢復同步，減小誤碼影響範圍。
數據分割
在壓縮後的視頻碼流中，每個宏塊的頭信息和變換係數的編碼是排列在一起的。在發生差錯的情況下，兩部分信息會同時丟失。而實際上，頭信息遠比變化係數重要；頭信息（圖像格式和量化步長）影響整片、整幀甚至整個視頻序列，而變換係數僅僅影響部分圖像區域或者個別採樣值。因此，數據分割技術利用視頻碼流中各語法元素的重要性不同的特點，在丟包網路中傳輸時對不同部分的數據區別對待，以保護更重要的數據，提高圖像解碼質量。當解碼器發現誤碼時，僅丟棄不可解碼的邏輯單元，對其他邏輯單元照常解碼。
數據分割的好處在於：容易確定誤碼位置及其性質，從而採取合適的掩蓋技術或其他對策，便於分級保護數據，加強重要數據的傳輸保護。但在一定程度上也降低了運動預測的精度和範圍，降低了編碼效率。
可逆變長編碼
除了插入同步標誌方法外，改進VLC編碼方法同樣可以達到減少誤碼影響範圍的目的，如可逆變長編碼。可逆變長編碼是一系列特殊的VLC編碼，具有一些特定的前/後綴特性，使其在正向和逆向均能得到唯一的解碼。當差錯發生後，解碼器可分別由兩個重同步點開始進行前向和逆向解碼，從而更精確地確定差錯發生的位置並恢復部分數據。
常規的VLC只能進行前向解碼，而可逆變長編碼則具備逆向解碼的特性，在恢復丟失的數據的時候，這一特性十分有用。例如：在使用VLC時，當檢測到比特流中的錯誤，解碼器往往會跳到下一個同步標記；如果使用可逆變長編碼，解碼器並不會丟失從錯誤位到下一個再同步標記之間的數據，而是從下一同步標誌開始逆向解碼，直到下一個已被確定的錯誤處，這樣就可以恢復部分數據，而不是全部丟棄，從而更多地利用正確碼流。
參數集
一些重要信息的丟失，如序列和圖像的頭信息，會造成解碼的嚴重錯誤。在H.264中將這些關鍵信息分離出來，憑藉參數集的設計，確保在易出錯的傳輸環境中能正確傳輸它們。具體說來，這樣的碼流結構在頭信息中只攜帶參數集的標號，而參數集可以通過以下方式來傳輸或處理：（1）帶外傳輸參數集，通過可靠的協定，在首個片到達之前傳輸到解碼器；（2）帶外傳輸，採用傳送複製分組來保證至少有一個拷貝到達解碼端；（3）在編碼器和解碼器中採用硬體來處理。多個不同的序列和圖像參數集貯存在解碼器中，解碼器通過每個單元標識的參數集ID來選擇合適的參數集。
幀內編碼更新
周期性插入幀內編碼幀/塊是阻止誤碼在時域擴散的一種方法。通常，I幀的編碼長度遠大於P幀和B幀，插入I幀會導致輸出碼率的顯著起伏波動。幀內編碼更新不依賴時域的預測信息，能有效地阻止視頻差錯在時域的誤差累積。但相對於幀間編碼，幀內編碼的複雜性顯著增加。如果採用整幀更新，將導致編碼碼率急增或由於信道頻寬的局限而導致延遲過大，在實時套用中較難套用。因此，通常會對一幀中的部分塊進行幀內更新。但過多的幀內更新MB也會增大比特流，因此在比特率受限的條件下，如何確定幀內MB的位置和數量是問題的關鍵。
分層編碼
分層編碼是指將視頻信號編碼成一個基本層和多個增強層。其中，基本層包含視頻信號的基本信息，提供最低限度的質量保證；增強層包含視頻信號的細節信息，以基本層作為預測基礎，進一步提高視頻質量。解碼器能根據不同的頻寬條件或解碼能力選擇不同質量的視頻。
分層解碼具有一定的抗誤碼性能，因為編碼後的碼流中仍然存在著一定的冗餘信息。這是因為：一是為了避免誤碼擴散，增強層的Key picture往往採用幀內編碼的方式進行編碼；二是每層都需要相同的附加信息。
