【正文】 在 ISDN 中傳輸電視電話和電視會議時幀頻應取 30 Hz。綜上所述， 。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 二 . 信源編碼器方框圖 圖 。圖中圖像輸入實際上是以 宏塊 MB為單位輸入的， MB 中包含亮度信號 Y 的 4個 8 8像素方塊，色度信號 Cb、 Cr 的各一個 8 8 像素方塊 ，共 6個 8 8 像素方塊。下面分段討論信源編碼器方框圖。 圖 4章的圖 實質上完全一樣，只不過這里更細化了。 電視電話的幀頻為 30 幀 /秒。相鄰幀由于其內容漸變而有很強的相關性，所以允許每兩幀傳送圖像之間可以 有 3 幀不傳 。每次場景更換后，第 1 幀一定要傳，所以要對第 1 幀進行幀內編碼，所傳的這幀稱為 幀內幀 ，用 I (即 Intraframe 的縮寫 )表示。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 圖 5 幀為 預測幀 ，用 P 表示，它是由第 1 幀和第 5 幀本身經(jīng)過預測編碼而得的。 P 幀本身也可以作為下一個P幀預測編碼的基礎。 圖 B 幀稱為雙向內插幀 ，它是由鄰近的 I、 P 幀或 P、 P 幀計算所得的。由此可知， I 幀和 P 幀是產(chǎn)生全部 B 幀的基礎。通常每 12 幀或 15 幀圖像中傳 1 幀 I 幀，每 3 幀或 4幀圖像中傳 1幀 P 幀。換場景后第 1幀為 I 幀。 圖 幀內、幀間編碼模式計算 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 圖 信源編碼器方框 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 三 . 圖 信源解碼器方框圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 幀內、幀間模式 在幀內模式時，編碼器送來的宏塊 MB 量化 DCT 系數(shù)被送入去量化器 Q－ 1，同時該塊 MB 的 量化步長 q 也被送入去量化器Q－ 1，于是按照基本公式 F′( u， v ) = 2q Q (u， v) 可得 DCT系數(shù)F′(u， v)，經(jīng)反 DCT 變換 T－ 1 后所得的像素值 f ′(x， y) (帶撇號表示與原值略有差別 )被送入加法器。 四 . 圖像復用和解復用 1. 圖像數(shù)據(jù)的層次 為了有秩序地傳輸每幀圖像數(shù)據(jù)，可把 一幀圖像數(shù)據(jù) 分成 4個層次 ，即 數(shù)據(jù)塊層 、 宏塊層、塊組層 和 幀層 。 (1) 數(shù)據(jù)塊 層用 B表示。一個數(shù)據(jù)塊包含 8 8個像素，亮度和色度信號均以此數(shù)據(jù)塊作為基本編碼單元。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 (2) 宏塊層用 MB 表示。一個宏塊包含 4個亮度數(shù)據(jù) 塊和 2個色度數(shù)據(jù)塊 (Cb、 Cr各 1個 )，因此 MB內共有 6個數(shù)據(jù)塊， 其先后順序如圖 。在宏塊中 Y、 Cb、 Cr 描述同一像區(qū)。 (3) 塊組 層用 GOB表示。一個塊組包含 33個宏塊 ，縱向有 3行，每行有 11個，其先后次序如圖 。 圖 亮度、色度數(shù)據(jù) 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 (4) 按照 CIF格式，每幀圖像包含的各層次情況如下： 1幀 CIF圖像 =12GOB =12 33 MB = 396 6 B＝ 2376 B =1584B (Y )+ 396B(Cb)+ 396B(Cr) =152 064像素 一幀圖像中 12塊組 GOB的排列順序如圖 。若為 QCIF格式，則像素只有 CIF格式像素的 1/4，所以每幀 QCIF圖像只有 3塊組，其安排順序如圖 。 圖像數(shù)據(jù)按上述層次安排和傳輸，有利于圖像數(shù)據(jù)交換和設備兼容。 圖 塊組 GOB中宏塊 MB安排順序 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 圖 塊組 GOB安排順序 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 2. 圖像復用 圖像復用把上述層次的數(shù)據(jù)按一定方式連接起來，構成一幀數(shù)據(jù)流。一幀數(shù)據(jù)的安排方式如圖 ，圖中共有 4行，以下分行敘述。 圖 圖像復用構成一幀數(shù)據(jù)流 12塊 33宏塊 6塊 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 (1) 第一行表示包含 一幀數(shù)據(jù) 。以幀頭數(shù)據(jù)開始，其后有 12塊 組數(shù)據(jù)。 幀頭 包含的內容有 幀開始碼、幀計數(shù)碼、幀類型信息碼( 如幀格式 CIF或 QCIF等 )、備用插入信息碼。 (2) 第二行為塊組 GOB數(shù)據(jù) ，以塊組頭開始，其后有 33宏塊 數(shù)據(jù)。塊組 ( GOB ) 頭 包含塊組 開始碼、塊組編號碼 、塊組 量化步長 ( 用于整塊組，直到有宏塊變更量化步長 )、備用插入信息碼。 (3) 第三行為 宏塊數(shù)據(jù) ，以宏塊頭開始，其后有 6 塊數(shù)據(jù)塊 。宏塊 ( MB ) 頭包含宏塊地址碼 MBA ( MBA編碼表 )、類型信息 ( 包括幀內、幀間、運動補償、濾波器是否使用， )、宏塊量化步長 (一直用到再次變更 )、運動矢量數(shù)據(jù) MVD ( MVD編碼表 )、編碼塊圖樣 CBP ( 用于說明各塊數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)數(shù) )。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 (4) 第四行表明 數(shù)據(jù)塊 B 中的數(shù)據(jù)安排，即 變換系數(shù) TCOEFF的安排，每塊有 8 8個數(shù)據(jù)，呈方塊形，左上角為直流系數(shù)，其它均為交流系數(shù)，左下角為最高頻率交流系數(shù)，對應圖像信號的最高頻率。 將這串數(shù)據(jù)分組，凡是零和零后面的一個數(shù)據(jù)組成一組。前面的一串零稱為 游程 ，用 RUN表示，后面的數(shù)據(jù)稱為 量值 ，用 LEVEL表示。對常見的組， 提供了 TCOEFF編碼表。對少見的游程，量值用 ( RUN， LEVEL )表示， TCOEFF編碼表。幀間編碼的第一個系數(shù)是直流差，按上述交流系數(shù)方式編碼。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 167。 JPEG標準 JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) 是 聯(lián)合照片 ( 靜止 ) 圖像專家組 的英文縮寫 。 JPEG用于連續(xù)變化的 靜止圖像 ， 所謂連續(xù)變化 ， 是指灰度等級和顏色兩方面的連續(xù)變化 。 JPEG包含兩種基本壓縮方法 ，各有不同的操作模式 。 JPEG標準包括 兩種基本壓縮方法 ： (1) 有損壓縮方法： 它是以 DCT變換 為基礎的壓縮方法 ， 其壓縮比較高 ， 是 JPEG標準的基礎 。 (2) 無損壓縮方法 ， 又稱 預測壓縮 方法 ， 是以 二維 DPCM為基礎的壓縮方式 ， 解碼后能完全精確地恢復原圖像采樣值 ， 其壓縮比低于有損壓縮方法 。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 JPEG 編碼壓縮算法 與 。 JPEG系統(tǒng)可選用逐漸浮現(xiàn)重建 方式，即重建圖像可以整幅由粗到細顯示。 JPEG 標準 數(shù)據(jù)壓縮 是在 本幀 內進行的，與前、后幀無關。它也可以用于活動圖像中，只不過壓縮方法只限于幀內進行， 不作運動補償和幀間差運算 。這種用于 活動圖像的壓縮技術 稱做 MJPEG，可用于電視臺節(jié)目編輯中。 一 . 基于 DCT 的編碼器和解碼器 圖 DCT的編、解碼器方框簡圖。圖中輸入端為源圖像數(shù)據(jù)，分成 8 8 像素塊 ( Blocks ) 數(shù)據(jù)后才能輸入正向 DCT ( 即 FDCT )。量化器所需的專用數(shù)據(jù)表由下方輸入。熵編碼器所需的專用數(shù)據(jù)表也由下方輸入。輸出的壓縮圖像數(shù)據(jù)可以寄存，也可以直接送到解碼器中。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 圖 (a) 基于 DCT的編碼器方框簡圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 輸入解碼器的數(shù)據(jù)中，除了壓縮圖像數(shù)據(jù)外，還包含重建圖像所必需的專用數(shù)據(jù)表等數(shù)據(jù)。經(jīng)過熵解碼器、去量化器和反向 DCT ( 即 IDCT )后，得到重建的圖像數(shù)據(jù)。 圖 (b)基于 DCT的 解碼器方框簡圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 二 . 離散余弦變換和 DCT系數(shù)量化 JPEG標準是將二維空間的圖像數(shù)據(jù) 用離散余弦變換 ( DCT )公式變換到 二維頻域成為二維頻率系數(shù) 。變換后的 系數(shù)經(jīng)量化矩陣量化 ，量化過程請參考 節(jié)直流 (DC) 系數(shù)量化過程。 對 DCT變換后的直流系數(shù) ( DC ) 的處理可參考圖 所示的處理方式。 三 . 熵編碼器 熵編碼也稱 無損編碼或無誤差編碼 ，即對 DC和 AC系數(shù)進行編碼和解碼后， DC和 AC系數(shù)恢復原值。熵編碼分為兩個步驟：其一為 中間熵編碼 。 其二是 可變長度熵編碼 。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 四 . 數(shù)據(jù)交換格式 靜像數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后，得到壓縮數(shù)據(jù)流，即方框 8 輸出的可變長度熵編碼數(shù)據(jù)流。為了便于交換和儲存，需要有統(tǒng)一的交換格式，同時也便于解碼器解碼。 圖 所示為數(shù)據(jù)交換格式，圖中包含一幀圖像的壓縮數(shù)據(jù)。以下按圖 中的 4行分行敘述。 (1) 第一行為 壓縮圖像數(shù)據(jù) 。圖中 SOI 表示圖像開始。中間方框表示一幀圖像數(shù)據(jù)。最后的 EOI 表示圖像結束。 SOI 和 EOI均稱為標記符號，各占 2 字節(jié) ( Byte )。 (2) 第二行說明 幀內包含的數(shù)據(jù)內容 。首先是表／雜項，其中表即為數(shù)據(jù)表，如量化表、霍夫曼 DC 和 AC 表等，雜項即為其它必要的信息。第二行的幀頭 表示幀頭信息 ，包含所選方法 ( 如基線 DCT方法等 )、抽樣精度、量化位數(shù)、源圖像行數(shù)、每行抽樣數(shù)、 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 各分量圖像尺寸比例、各分量圖像排隊次序和分別選用何種量化表等。掃描 1表示掃描數(shù)據(jù) 1，由圖中第三行闡述。在此幀內最少包含 2 數(shù)組內容，即幀頭和掃描 1。 (3) 第三行的 掃描頭 ( Scan Header ) 包含掃描起始信息、分量圖像號碼、該分量圖像的 參數(shù)、熵編碼表選擇等內容。ECS0(Entropy Coded Segment ) 表示第 0段熵編碼，由第四行說明。 RST0(Restart Marker)為重新開始的標記，可以在熵編碼段之間插入，但最多插入 8個，按 0 ~7 標號。 (4) 第四行用于說明 初始和結束的熵編碼段 。各編碼段內包含若干個最小編碼單元 MCU，各 MCU內有一組按次序排列的分量圖像數(shù)據(jù)，即壓縮后的數(shù)據(jù)，或稱熵編碼數(shù)據(jù)。關于數(shù)據(jù)交換格式的詳細資料，請參閱 JPEG標準文件。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 圖 數(shù)據(jù)交換格式 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 167。 MPEG1 標準 MPEG是 活動圖像專家組 ( Moving Picture Expert Group ) 的英文縮寫，它是國際標準化組織 ( ISO) 和國際電工委員會 ( IEC )聯(lián)合技術委員會。 MPEG的任務是開發(fā)運動圖像及其聲音的數(shù)字編碼標準 ， 成立于 1988年。 最初的任務有三個：實現(xiàn) Mb/s、 10 Mb/s、 40Mb/s 的壓縮編碼標準，即 MPEG MPEG MPEG3。但因為 MPEG2的功能已使 MPEG3為多余，所以 MPEG3 于 1993年 7月撤消。 MPEG4 項目是 1991年 5月建議，并于 1993年 7月確認，其目標是 甚低數(shù)碼率的音頻 /視頻壓縮編碼 ( 數(shù)碼率低于 kb/s，但實際范圍比這要寬得多 )。下面介紹 MPEG1標準。 第 5 章 視頻壓縮編碼標準 隨著數(shù)字音頻和數(shù)字視頻技術的廣泛應用， ISO的活