【正文】 式，其中亮度塊的數(shù)目均為 4，而色度塊的數(shù)目分別為 4和 8。 – 幀內(nèi)預(yù)測采用 1階前值預(yù)測，利用空間相關(guān)性；幀間預(yù)測采用 1階前向預(yù)測或 2階雙向預(yù)測，利用時間相關(guān)性。在 20種可能的組合中，目前有 11種是已獲通過的，稱為MPEG2適用點 。 多極化的傳輸標(biāo)準(zhǔn) ? 美國 ?1986年以前支持日本的 MUSE制 ?1987年提出發(fā)展 ATV(Advanced Television， 高級電視 ) ?1990年 5月 ,美國 GI公司正式發(fā)表全數(shù)字 HDTV傳輸制式 ——DigiCipher ?1993年 5月成立 HDTV大聯(lián)盟 (Grand Alliance, GA)， 著手制定統(tǒng)一的美國 HDTV標(biāo)準(zhǔn) ?1995 年 4 月通過了 ATSC(Advanced Television System Committee)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) ? 歐洲 ?1981 年 英 國 獨 立 廣 播 公 司 研 制 出 CMAC(Multipled Analogue Component)制 : 亮度 、 色差時分 ， 兩個色差逐行輪換 ， 射頻載波調(diào)頻傳送 ， 視頻帶寬 ?1986年提出 HDMAC制 ?受美國數(shù)字制式影響 ， 1993年開展 DVB(Digital Video Broadcasting)研究 ?1995年 ， 歐洲成立了 DVB聯(lián)盟 ， 共同制定數(shù)字電視的DVB標(biāo)準(zhǔn)： DVBS(Satellite)、 DVBC(Cable)、 DVBT(Terrestrial) ? 日本 – 日本廣播協(xié)會 (NHK)197080年代提出模擬高清晰度電視制式 ——MUSE制 （ 多重亞奈抽樣編碼 ） ： 1125行 ， 60場 ， 隔行掃描 ， 16:9幅型比；色度信號與亮度信號時分復(fù)用： TCI（ 時間壓縮合成 ） ；多重亞奈抽樣壓縮信號頻帶： 4場傳送 1幅 HDTV圖像； 寬 ， 調(diào)頻傳送 – 1996年啟動數(shù)字電視研制 – 1998年 9月制訂 ISDBT(Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial)數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲的 DVBT類似 ? 中國 – 2023年組建音視頻技術(shù)（ AVS）標(biāo)準(zhǔn)工作組 – 2023年視頻部分正式頒布為國家標(biāo)準(zhǔn) ? 需要注意：上述標(biāo)準(zhǔn)適用于 HDTV和 SDTV 通用的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) A / D 轉(zhuǎn) 換 信 源 編 碼 信 道 編 碼信 道 解 碼信 源 解 碼D / A 轉(zhuǎn) 換信道模 擬 彩 色 電視 信 號 輸 入解 碼 器編 碼 器? 數(shù)據(jù)壓縮的必要性 4:2:2 ， PAL： 864 625 25 2 8=216Mb/s(108MHz) ? 數(shù)字電視系統(tǒng)框圖 通用的信源編碼標(biāo)準(zhǔn) MPEG2 ? MPEG(Moving Pictures Experts Group)即活動圖像專家組，建立于 1988年 ? MPEG1： 4:2:0采樣壓縮，每秒 ，圖像大小 352 240，掃描頻率 30場 /秒。圖像質(zhì)量比電視略強，適合于非專業(yè)視頻領(lǐng)域，如 VCD等。 圖像輸入格式 最大輸出碼率 主型 高型 低級 LL ITUR601標(biāo)準(zhǔn)的 1/4 4Mb/s 352 240 30pel/s 352 288 25pel/s 主級 ML 符合 ITUR601標(biāo)準(zhǔn) 15Mb/s 20Mb/s 720 480 30pel/s 720 576 25pel/s 高 1440級H14L ITUR601標(biāo)準(zhǔn)的 4倍（ 4:3） 60Mb/s 80Mb/s 1440 1152 30pel 高級 HL ITUR601標(biāo)準(zhǔn)的 4倍 (16:9) 80Mb/s 100Mb/s 1920 1152 30pel 碼率 簡單型 SP 主型 MP 信噪比可分 級型 SNRP 空間可分級 型 SSP 高型HP 低級 LL 4 4 主級 ML 15 15 15 20 高 1440級H14L 60 60 80 高級 HL 80 100 Simple ProfileMain Profile SNR Scalable Profile Spstially Scalable Profile High Profile 020406080100HighLevelHigh1440Level MainLevelLowLevelSimple ProfileMain Profile SNR Scalable Profile Spstially Scalable Profile High Profile MPEG2適用點 視頻信源編碼的理論依據(jù) ? 原始圖像數(shù)據(jù)在空間及時間上的統(tǒng)計冗余度很大，存在大量無需傳送的多余信息： – 圖像的相鄰像素、相鄰行之間存在很強的相關(guān)性 ——空間相關(guān)性 – 相鄰場或幀對應(yīng)像素間存在相關(guān)性 ——時間相關(guān)性 – 信息保持無損壓縮編碼 ? 人眼對圖像細(xì)節(jié)、幅度的變化、圖像的運動不同時具有最高的分辨力： – 信息非保持有損壓縮編碼 視頻信源編碼原理 預(yù)測編碼原理 ? 預(yù)測編碼概述 – 預(yù)測編碼也稱為 差分脈沖編碼調(diào)制 (DPCM， Differential Pulse Code Modulation)，使用已編碼像素的線性組合對未編碼像素進行預(yù)測，傳送其預(yù)測誤差（殘差）。 – 預(yù)測編碼的主要缺點是抗誤碼能力差。 0 0 0 0? ( 1 ) ( )y n y n??在對 I圖像進行幀內(nèi)預(yù)測編碼之前 ， 首先對每一個 8 8的像塊進行二維離散余弦變換 （ DCT， Discrete Cosine Transform） ， 將像塊變換為由 8 8個變換系數(shù)組成的系數(shù)塊 。 幀內(nèi)預(yù)測編碼采用前值預(yù)測： 幀間預(yù)測編碼是以圖像組 GOP為單位進行的 I圖像 ——幀內(nèi)編碼圖像 ， 其編碼不依賴于其它圖像 ， 它還是 P圖像和 B圖像編碼 、 解碼的參考圖像 。 B圖像 ——雙向預(yù)測編碼圖像 ， 像素的預(yù)測值為其前后相鄰幀相應(yīng)像素值的加權(quán)平均 。 一個視頻序列里兩個相鄰幀如 右圖所示 。多數(shù)殘差是由于兩幀之間物體運動引起的，所以更好的預(yù)測是在兩幀之間進行運動補償。 ? 采用 塊匹配算法 進行運動估值 – 攝像機所攝取的景物的運動可能是十分復(fù)雜的，精確對每個像素進行運動估值是十分困難的。 1 6 1 61111( , ) ( , ) ( , )256 kkmnM A D i j f m i n j f m n???? ? ? ???當(dāng) MAD(i,j)達(dá)到最小時 ， 兩個像素塊匹配 。 。 圖 49 在圖像序列中， P幀和 B幀傳送的是像素值與預(yù)測值的差值和每個宏塊的運動矢量。 R e fe r e nc e F r a m eP os s i bl e I nt e r ve ni ng B p i c t ur e s ( N o t ye t d e c ode d )R e f e r e nc e F r a m eP os s i bl e I nt e r ve ni n g B p i c t ur e s ( N o t ye t d e c ode d )R e f e r e nc e F r a m eP os s i bl e I nt e r ve ni n g B p i c t ur e s ( A l r e a dy d e c ode d )P幀預(yù)測示意 B幀預(yù)測示意 ? P場預(yù)測：預(yù)測來自于最近的重構(gòu)參考圖像。 設(shè)由 8 8像素組成的像素塊用矩陣 X表示，變換后的系數(shù)塊用矩陣 Y表示，則： 正向 DCT 反 DCT 其中 C表示 8 8的 DCT矩陣， CT是其轉(zhuǎn)置矩陣 TTY CX CX C Y C??18( 2 1 )12 160 , 0 7c os 1 7, 0 7ij ijijCij??? ? ???? ?? ? ? ???TTC C C C I?? C滿足正交矩陣性質(zhì) 右圖為 8 8DCT基本圖像 。原樣值是 9比特，數(shù)據(jù)從 0～ 511；得到的直流系數(shù)的范圍是 0～ 4095，交流系數(shù)的范圍是 2048～ 2047；量化之后大多數(shù)高頻分量的系數(shù)變?yōu)?0。 DCT系數(shù)的量化 8 16 19 22 26 27 29 34 16 16 22 24 27 29 34 37 19 22 26 27 29 34 34 38 22 22 26 27 29 34 37 40 22 26 27 29 32 35 40 48 26 27 29 32 35 40 48 58 26 27 29 34 38 46 56 69 27 29 35 38 46 56 69 83 Hunan University of Technology 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 對于 I幀的亮度和色度的量化加權(quán)矩陣 對于 P幀和 B幀的亮度和色度的量化加權(quán)矩陣 ? 對自然景物圖像的統(tǒng)計表明 ， DCT系數(shù)矩陣的能量集中在反映水平和垂直低頻分量的左上角 。 Hunan University of Technology 經(jīng) DCT變換以后，系數(shù)大多數(shù)集中在左上角，即低頻分量區(qū)，因此按 Zigzag掃描讀出實際上是按二維頻率的高低順序讀出系數(shù)的。 – 運動矢量的熵編碼：對運動矢量的水平和垂直方向差值進行熵編碼 。 ? PES(Packetized Elementary Stream)打包基本流 ， ES流經(jīng)過 PES打包器之后 ， 被轉(zhuǎn)換成 PES包 。 TS流更適合在有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸 。 加法：模 2加，即二進制異或運算 乘