【正文】 4可視信息的編碼部分包括了許多內(nèi)容，其工具集可以不斷地?cái)U(kuò)充進(jìn)新的編碼工具，甚至用戶自己的編碼方法也可以放入工具集，因此標(biāo)準(zhǔn)可隨時趕上技術(shù)的發(fā)展而保持長時間有效。 2022/2/14 3． MPEG4標(biāo)準(zhǔn) ? MPEG4的數(shù)據(jù)流主要分為兩個部分，與傳輸有關(guān)的下層及與媒體有關(guān)的上層。 2022/2/14 ? 1. 編碼方案的提出 ? 為適應(yīng)可視電話和會議電視的需要， 1984年國際電報(bào)電話咨詢委員會（ CCITT）的第 15研究組，對于可視電話的編碼問題，提出了一個 ，針對 625行 /幀， 50場 /秒，在 PCM一次群上傳輸圖像信號，在此基礎(chǔ)上， 1988年提出了一個傳輸速率為 5級的標(biāo)準(zhǔn)， 。 5,4,3,2,1,/3 8 4 ?? Psk b itPskbitP /64?2022/2/14 ? 的編碼方案，其中 p=1~30，對應(yīng)的比特率為 。這些編碼方法都屬于混合編碼的范疇。確保符合 使用和互通， ，即 CIF(Common Intermediate Format) 格式或通用的CIF中間格式。輸出仍然是 CIF或 QCIF格式、幀頻 30Hz信號，經(jīng)相反的變換，還原成視頻復(fù)合信號。傳輸緩沖器的存儲量是按比特率加上固定余量后確定的。以便適應(yīng)圖像變更的內(nèi)容，充分發(fā)揮既定的比特率的傳輸能力。另外傳輸碼中還要插入同步碼，以便解碼器正確解碼。 ? （ 1） CIF和 QCIF格式的選擇； ? （ 2）允許每二幀圖像之間有 0到 3幀圖像不傳。而二維離散 IDCT也可以通過兩次一維 IDCT得到。在其中取出一個 的子塊，對其進(jìn)行二維 DCT后，得到的變換域系數(shù)矩陣。 2022/2/14 DCT變換 ? DCT變換編碼的主要優(yōu)點(diǎn) ? （ 1） DCT變換的變換核不隨輸入變化，但是對于大多數(shù)圖像而言，其去相關(guān)性接近于最佳的 KL變換， DCT變換后能夠有效地降低原始數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。 2022/2/14 ? 1995年，是國際電信聯(lián)盟針對64kbit/s以下的低比特率視頻應(yīng)用而制定的標(biāo)準(zhǔn)。 、更有效的圖像預(yù)測、效率更高的三維可變長編碼代替二維可變長編碼，增加了四個可選模式。一個 GOB所包含的 MB是不同的，對應(yīng)的行數(shù)也不同。 ，一行中的所有像素只能屬于一個 GOB，因此對于不同的格式。 2022/2/14 2022/2/14 2022/2/14 ? 2. 運(yùn)動預(yù)測 ? 1） 1/2像素精度運(yùn)動矢量預(yù)測 ? 1/2像素預(yù)測。 2022/2/14 2022/2/14 ? 線性插值的表示為 2022/2/14 ? 2）運(yùn)動矢量的差分編碼 ? 在 ，對運(yùn)動矢量采用預(yù)測編碼。 ? 1）無限制運(yùn)動矢量模式 ? 運(yùn)動矢量可以指向圖像外，范圍擴(kuò)展到 [， ]。在相同圖像質(zhì)量下，采用這種編碼模式可以降低 5%左右的比特率。 2022/2/14 ? 4） PB圖像模式 ? PB圖像模式引入了一種新的幀，即 PB幀。 2022/2/14 2022/2/14 ? 根據(jù)編碼方法 B幀的質(zhì)量不影響后續(xù)幀的編碼，因此采用粗編碼，可以提高一倍幀率。在技術(shù)上，采用統(tǒng)一的 VLC符號編碼，高精度、多模式的位移估計(jì)，基于塊的整數(shù)變換、分層的編碼語法等措施使得 ，在相同的重建圖像質(zhì)量下，比 50%左右的碼率，更適合窄帶傳輸。增加了幀內(nèi)預(yù)測，提高壓縮率。 ? (2)運(yùn)動補(bǔ)償塊的大小采用可變形式， 大小和形狀的宏塊分割與亞分割的方法。 ? (5)為了消除塊效應(yīng)，采用基于的邊界去塊濾波器，從而提高了圖像主觀質(zhì)量。在一些特殊的情況下，圖像的一部分適合采用幀模式編碼，而另一部分適合采用場模式編碼， 自適應(yīng)的場幀模式轉(zhuǎn)換。這種雙層結(jié)構(gòu)擴(kuò)展了 的應(yīng)用范圍，它幾乎涵蓋了目前大部分的視頻業(yè)務(wù)，如有線電視、數(shù)字電視、視頻會議、視頻電話、交互媒體、視頻點(diǎn)播、流媒體業(yè)務(wù)等。 2022/2/14 ? 根據(jù)編碼方式和作用的不同， ： ? I片： I片內(nèi)的所有宏塊均使用幀內(nèi)編碼。目的是在不引起類似插入 I片所帶來的碼流開銷的情況下，實(shí)現(xiàn)碼流間的切換。 2022/2/14 ? 4. 檔次 ? 、主要檔次和擴(kuò)展檔次，以適用于不同的應(yīng)用。擴(kuò)展檔次主要用于網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體的應(yīng)用 。在編碼器中，反量化、反變換得到的差值與預(yù)測塊相加得到重構(gòu)解碼宏塊，經(jīng)過濾波以后減小塊失真的影響，從而產(chǎn)生重構(gòu)預(yù)測的參考圖像。是否選擇啟用環(huán)路濾波器，可根據(jù)相鄰宏塊邊緣樣點(diǎn)的差值來確定，若差值較大，則認(rèn)為產(chǎn)生了方塊效應(yīng)，啟動環(huán)路濾波器進(jìn)行濾波，若差值很大，則認(rèn)為差值是由圖像本身內(nèi)容所產(chǎn)生的，不應(yīng)濾波。 2022/2/14 ? 3）去塊效應(yīng)濾波器 ? 為了消除因編碼方式不同等原因而可能產(chǎn)生的塊效應(yīng)， 應(yīng)濾波的環(huán)路濾波器，在重建圖像之前使用。不同之處在每個功能模塊的實(shí)現(xiàn)上。主要檔次除支持基本檔次的功能外，還支持 B片、交替視頻和基于算數(shù)編碼的熵編碼方法以及加權(quán)預(yù)測。 ? SI片：切換的 I片。 ? B片：除了可以采用 P片的所有編碼方式外， B片的宏塊還可以采用具有兩個運(yùn)動矢量的雙向預(yù)測編碼。 2022/2/14 2022/2/14 ? 2)VCL數(shù)據(jù)組織 ? ，也支持隔行掃描的視頻序列，取樣率定為 4： 2： 0。根據(jù)傳輸通道或存儲介質(zhì)的特性對 VCL輸出進(jìn)行適配。 2022/2/14 ? (7)場編碼模式 ? 在 ，對于一幀圖像，可以按照幀的模式，也可以按照場的模式進(jìn)行編碼。 ? (3)運(yùn)動矢量的精度可以達(dá)到 1/4像素或者 1/8像素，與整數(shù)精度的空間預(yù)測相比，可以提高 20%編碼效率。一般是通過運(yùn)動估值和運(yùn)動補(bǔ)償來利用時域相關(guān)性。為了對各種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，表 壓縮標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程。 2022/2/14 ? MPEG4相比，壓縮比可提高近 30%。其中 P幀是在缺省模式中采用的幀間編碼的幀， P幀由前面已經(jīng)編碼的 P幀或 I幀來預(yù)測。 2022/2/14 ? 3）高級預(yù)測模式 ? 在 ，高級預(yù)測模式是一個很重要的選項(xiàng)。圖像外的像素值是由圖像邊界像素值填充得到的。當(dāng)相鄰宏塊不在當(dāng)前塊組時，如果只有一個相鄰宏塊在塊組外，則令該宏塊運(yùn)動矢量為零計(jì)算預(yù)測值；如果有兩個宏塊在塊組外，則直接取剩下的宏塊的運(yùn)動矢量作為預(yù)測值。運(yùn)動矢量范圍為 [16， ]。表 。 的 QCIF分層結(jié)構(gòu)示意圖如圖 。 2022/2/14 ? P、塊組層 GOB、宏塊層 MB和塊層 B四個層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是與 ，在，每個 GOB包含的 MB數(shù)目是不同的。因此具有更好的編碼性能。這使得離散余弦變換編碼壓縮倍數(shù)較高，質(zhì)量較好。而變換矩陣的 右下角大部分系數(shù)較小 ，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以接近 0，這是圖像的高頻分量，代表了圖像的細(xì)節(jié) 。對圖像塊進(jìn)行 DCT變換后，得到變換域的數(shù)據(jù)塊，然后再對這些數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。 2022/2/14 DCT變換 ? 由于 DCT變換核構(gòu)成的基向量與圖像內(nèi)容有關(guān)，且變換核是可以分離的，故可通過兩個一維 DCT變換得到二維DCT變換。這一操作在信源編碼中進(jìn)行。其主要功能是插入 BCH正性糾錯碼，以便傳輸終端的解碼器能檢測和糾正錯誤碼字。由此傳給編碼控制方框，由編碼控制器控制信源編碼中量化器的步長，同時將步長輔助數(shù)據(jù)送到圖像復(fù)用編碼中的相應(yīng)層次，以供解碼用。 2022/2/14 2022/2/14 ? 圖示信源編碼方框圖，信源編碼器的作用主要是數(shù)據(jù)壓縮，采用 DCT變換后把系數(shù)量化，之后輸入到圖像復(fù)用編碼器。主要參數(shù)如表 。 skbitP /64?sk b it /1920~64 88?2022/2/14 ? 2. ? 圖像的縱橫像素?cái)?shù)是圖像的基本格式。這個編碼標(biāo)準(zhǔn)初步解決了靜止圖像、可視電話、會議電視、多媒體視頻的壓縮編碼的需要。 1990年通過 “ 視聽業(yè)務(wù)的視頻編解碼器 ” ，其中 p=1~30，覆蓋了整個窄帶 ISDN的基群信道速率。靈活復(fù)用層提供一種復(fù)用工具，將上層來的多路碼流進(jìn)行匯合。對于用戶而言， DMIF是一個靈活的應(yīng)用接口。 ? MPEG4標(biāo)準(zhǔn)為可視視頻編碼提供了一個包含多種工具和多種算法的工具集，供用戶選擇，對各種應(yīng)用提供不同的解決方法，以下是其中的幾例。場景描述信息具體定義了所有視音頻對象在場景中的組織和同步參數(shù)。 2022/2/14 3． MPEG4標(biāo)準(zhǔn) ? 1）場景描述 ? 在目前的音頻和視頻應(yīng)用中，圖像是矩形像素的序列，音頻是聲波強(qiáng)弱的數(shù)字表示。 2022/2/14 3． MPEG4標(biāo)準(zhǔn) ? MPEG4是 1999年 12月通過的一個適應(yīng)各種多媒體應(yīng)用的 “ 視聽對象的編碼 ” 標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)號是 ISO/IEC14496。 2022/2/14 2． MPEG2標(biāo)準(zhǔn) ? 2)編碼的可分級性 ? 為了擴(kuò)大應(yīng)用范圍和增強(qiáng)對各種信道的適應(yīng)性， MPEG2引入了三種編碼的可分級性、即 空間可分級性、時間可分級性以及信噪比（ SNR）可分級性 。選擇的標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是幀的行間相關(guān)系數(shù)和場的行間相關(guān)系數(shù)的大小。表 MPEG2的型和級。 MPEG2的視頻編碼方案與 MPEG1相類似，在編碼比特流的分層次組織上也有類似的地方。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 2． MPEG2標(biāo)準(zhǔn) ? MPEG2標(biāo)準(zhǔn)是 MPEG于 1995年推出的第二個國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號是 ISO/IEC 13818，題目是通用的活動圖像及其伴音的編碼。 MPEG1可以在兩個參考幀 I幀和 P幀之間安排任意幅 B幀。由若干相連的宏塊可以組成宏塊條層，并且設(shè)置同步標(biāo)志，便于在解碼端實(shí)現(xiàn)重同步；由若干圖像幀可以組成圖像組層，形成便于隨機(jī)存取的單元；由若干圖像組可組成視頻序列，