chapter3流媒體編解碼技術(shù)(已修改)
2026-01-16 09:35 本頁(yè)面
【正文】 Chapter 3 流媒體編解碼技術(shù) 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 MPEG 簡(jiǎn)介 ?MPEG： Moving Pictures Experts Group（運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組） ?負(fù)責(zé)制訂適用于數(shù)字存儲(chǔ)媒介、電視廣播和通信等應(yīng)用場(chǎng)合的視頻和音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) ?MEPG1， MEPG2， MEPG4， MEPG7 和 MEPG21 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 MPEG1 和 MPEG2 標(biāo)準(zhǔn) ? MPEG1 標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)： Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to about ? MPEG1 標(biāo)準(zhǔn)包括五個(gè)部分：系統(tǒng)層；圖像層；聲音層；一致性測(cè)試層；軟件仿真技術(shù)報(bào)告。 ? 第一部分說(shuō)明了如何根據(jù)第二部分（視頻）以及第三部分（音頻）的規(guī)定，對(duì)音頻和視頻進(jìn)行復(fù)合編碼。 ? 第四部分說(shuō)明了檢驗(yàn)解碼器或編碼器的輸出比特流符合前三部分規(guī)定的過(guò)程。 ? 第五部分是一個(gè)用完整的 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的編碼和解碼器。 ? MPEG2 標(biāo)準(zhǔn)全稱(chēng)： Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 MPEG1/2 標(biāo)準(zhǔn)中的三種編碼類(lèi)型圖像 ? I 幀 ? 采用幀內(nèi) DCT（離散余弦變換）編碼 ? 只利用單幀圖像內(nèi)的空間相關(guān)性 ? 由于 I幀不依賴(lài)其它幀，所以是隨機(jī)存取的插入點(diǎn)，同時(shí)是解碼的基準(zhǔn)幀。 ? I幀圖像可作為 B幀和 P幀圖像的預(yù)測(cè)參考幀。 ? I幀圖像是周期性出現(xiàn)在圖像序列中的，出現(xiàn)頻率可由編碼器選擇。 ? P 幀 ? 根據(jù)前面最靠近的 I幀或 P幀進(jìn)行前向預(yù)測(cè) ? 采用帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)編碼方式 ? 同時(shí)利用空間和時(shí)間上的相關(guān)性 ? B 幀 ? 雙向預(yù)測(cè)內(nèi)插幀 ? 既用已傳輸?shù)脑谝曨l序列中處于該幀前的“過(guò)去”幀（ I幀或 P幀）作預(yù)測(cè)參考幀。進(jìn)行前向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)；又用后面的“未來(lái)”幀（ I幀或 P幀）作預(yù)測(cè)參考幀，進(jìn)行后向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè) ? B幀不能用來(lái)作為其他幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)的參考幀 ? 采用 B幀進(jìn)行雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)是 MPEG算法的一個(gè)重要特點(diǎn)。適合解決景物中由于物體運(yùn)動(dòng)對(duì)被遮擋區(qū)的預(yù)測(cè)困難。 ? 如對(duì)雙向預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行平均，可降低噪聲，因此使序列圖像的編碼效率提高 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) ?視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮編碼后形成視頻基本碼流（ ES） ?MPEG 用句法規(guī)定了一個(gè)分層結(jié)構(gòu) ?對(duì)分層要求：支持通用性、靈活性和有效性 ?MPEG 視頻基本碼流的分層結(jié)構(gòu) 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 ?MPEG視頻基本碼流的分層結(jié)構(gòu)： 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) —— GOP層（圖像組層） ?在兩個(gè)參考幀之間插入幾個(gè) B幀？ ? B幀數(shù)目的增加會(huì)降低 B幀和參考幀之間以及參考幀與參考幀之間的相關(guān)性； ? B幀數(shù)目的增加要求增大參考幀中運(yùn)動(dòng)估計(jì)的搜索范圍； ? B幀數(shù)目的增加會(huì)增加接收的延遲時(shí)間和要求增加接收機(jī)內(nèi)緩存器的容量。 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) —— 圖像層 ?包括不同編碼類(lèi)型的圖像，即 I、 B、 P幀 ?1. MPEG1中，逐行掃描（幀格式）； ?亮度和色度的采樣格式是 4:2:0 ?2. MPEG2中，逐行或隔行（場(chǎng)格式）掃描； ?亮度和色度的采樣格式是 4:2:0 或 4:2:2 或 4:4:4 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) —— 宏塊條層 ?包括若干個(gè)連續(xù)宏塊，其順序和行掃描順序一致 ?從一個(gè)宏塊行（ 16行寬）的任何一個(gè)宏塊開(kāi)始 ?MPEG2 MPML 中，一個(gè)宏塊條必須在同一宏塊行中起始和結(jié)束，且一個(gè)宏塊條至少包括一個(gè)宏塊 ?比特流重新同步的基本單元 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) —— 宏塊層 ?運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)的基本單元。 ?MPEG 算法在 P 幀和 B 幀中以宏塊為單位自適應(yīng)地選擇合適的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模式（在 I 幀中全部宏塊都采用幀內(nèi)編碼模式）。 ?P 幀中的宏塊采用前向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模式；當(dāng)預(yù)測(cè)效果不佳時(shí)，切換到幀內(nèi)編碼模式。 ?B 幀中的宏塊采用何種模式取決于哪一種模式下對(duì)該宏塊進(jìn)行編碼時(shí)所需的比特?cái)?shù)最少。 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 視頻碼流的分層結(jié)構(gòu) —— 像塊層 ?MPEG 算法中最小的編碼單位 ?8 8 個(gè)像素 ?亮度信號(hào)（ Y）、色差信號(hào) Cb 或 Cr 三種圖像信息中的一種信息 ?DCT 的基本單元 南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 徐夢(mèng)溪 MPEG1/2 視頻編碼關(guān)鍵技術(shù) ? MPEG1/2 視頻壓縮的原理：利用序列圖像中的空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性。 ? 空間相關(guān)性：一個(gè)像素與其周?chē)哪承┫袼卦诹炼群蜕壬洗嬖诘年P(guān)系 ? 時(shí)間相關(guān)性：一個(gè)視頻序列中前后幀圖像間存在的關(guān)系
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