【正文】 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂 彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 關鍵詞 ： 多媒體通信 ,數(shù)字視頻 ,視頻 壓縮 編碼技術 ,視頻壓縮編碼標準 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 2. 0 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 Abstract 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 2. 0 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 Nowadays,as the rapid development of information technology and Inter ， multimedia information has bee the most important vector of human access to information, as well as the development and research focus of electronics and information technology .The digital multimedia information will produce large amounts of data,this information storage devices and munication works has placed enormous demands,therefore,the research of efficient multimedia data pression methods shows great significance in storage and transmission of multimedia information .多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣 啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 This paper bines munication technology and puter technology,and conduct an investigation into digital video pression technology of multimedia munication,describes the significance,development and current situation of digital video pression technology,and the study focus on pression coding technology in the transmission and processing of multimedia video 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編 脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 Keywords: multimedia munications, digital video, video coding technology, video coding standards 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟 桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 第一章 前 言 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 2. 0 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 研究 的 目的和意義 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù) 字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 進入新世紀以來，全球經(jīng)濟以 飛 快的 速 度增長，在發(fā)展經(jīng)濟的 同時，與人們工作生活息息相關的科學技術也越來越受到人們重視，而得以前所未有迅猛之勢發(fā)展和進步，并更加廣泛的普及應用 到日常生活之中。視覺是可以說是人類最重要的感官，那么在信息時代中，作為傳遞視覺信息的 主要 載體 之一 ，視頻技術就顯得尤為重要了。和模擬視頻相對，數(shù)字視頻就是以數(shù)字形式記錄的視頻 。為了利用廉價的低比特率鏈路進行數(shù)字視頻信號傳輸，或者存儲數(shù)字形式的視頻，必須對原始數(shù)字視頻信號進行高效的壓縮編碼。隨著各種數(shù)字視頻技術 的不斷發(fā)展和日趨成熟，針對各個不同的應用領域，一 系 列相應的數(shù)字視頻音頻編碼標準也迅速制定并且不斷的得到完善。國際電信聯(lián)盟與國際標準化組織于 2020年聯(lián)合開發(fā)了新一代的視頻壓縮標準 ，該標準可以提供更高的數(shù)據(jù)壓縮率，在視頻圖像的質(zhì)量相同的條件下， 的數(shù)據(jù)壓縮率比之前的 MPEG2高 2 倍，比 MPEG4 高 倍，在同等數(shù)據(jù)量的情況下可以獲得更好的圖像 質(zhì)量，效果非常不錯，日后將很有可能會取代 MPEG2 成為主要的數(shù)字視頻信源編碼標準。 國外 的眾多 廠商對 技術 進行了大量研究并 形成了多種 編解碼 方案，實現(xiàn) L4 級別的實時解碼。 MPEG2等 第一代音視頻編解碼標準技術 雖然 目前仍 是 主流 ， 但 由于技術 水平 及收費等原因 發(fā)展空間日漸減小 ； MPEG4的 專利許可政策 較為 苛刻， 推廣前景不被看好 。投入研究的單位主要包括清華大學、上海交通大學、國防科技大學、廣東暨南大學等。和數(shù)字視頻相對應的是使用模擬信號的模擬視頻。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被 撅剃烤腹勾線家男蹦疲 為了存儲視覺信息，模擬視頻信號的山峰和山谷必須通過模擬 /數(shù)字（ A/D）轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字的“ 0”或“ 1”。因此，模擬視頻的數(shù)字 化主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換、光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一。電視圖像既是空間的函數(shù) ,也是時間的函數(shù) ,而且又是隔行掃描式 ,所以其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式要復雜得多。所以越來越多的模擬視頻被轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻來存儲。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 2. 0 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 數(shù)字視頻的編輯通常是通過非線性編輯 (NLE， NonLinear Editing)系統(tǒng)進行的。越來越多的人利用計算機自己制作 數(shù)字視頻 。 英文對應的詞組為 Video Compression。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤 橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 （ 2）空間上的冗余信息（ spatial redundancy）：在同一幀之中，相鄰的像素之間通常有很強的關聯(lián)性，這樣的關聯(lián)性即為空間上的冗余信息。視頻壓縮比一般指壓縮后的數(shù)據(jù)量與壓 縮前的數(shù)據(jù)量之比。多數(shù)的無損壓縮都采用 RLE行程編碼算法。丟失的數(shù)據(jù)率與壓縮比有關 ,壓縮比越小，丟失的數(shù)據(jù)越多 ,解壓縮后的效果一般越差。幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法，由于幀內(nèi)壓縮時各個幀之間沒有相互關系，所以壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進行編輯。幀間壓縮也稱為時間壓縮（ Temporal pression），它通過比較時間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)進行壓縮。對稱意味著壓縮和解壓縮占用相同的計算處理能力和時間，對稱算法適合于實時 壓縮和傳送視頻，如視頻會議應用就以采用對稱的壓縮編碼算法為好。例如，壓縮一段三分鐘的視頻片斷可能需要 10多分鐘的時間，而該片斷實時回放時間只有三分鐘。一組成對的編碼器與解碼器通常被合稱為編解碼器（ CODEC， enCOder/DECoder）。量化后得到的量化系數(shù)會再透過熵編碼，去除統(tǒng)計上的冗余 信息 。例如 ,有數(shù)十億種顏色 ,但是我們只能辨別大約 1024 種。但過分壓縮也不是件好事。 在運算復雜度這一方面看來 ，理想的編碼器 的 運算復雜度 是 越低越好。例如當 視頻信息 的 應用方式傾向于 儲存時，可以選擇運算復雜度和壓縮品質(zhì)較高的 壓縮編碼 方案； 而當 視頻信息 應用 方式 為 視頻 會議或是手機 視頻 通話 等情況的時候 ， 由于 即時（ realtime）通訊的 特性需求 或是 視頻信息傳輸途徑 有限的 情況下 ，可能會選擇運算復雜度和壓縮品質(zhì)較低的 壓縮編碼方案 。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 表 1 常見的視頻編碼方式及其應用 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計） 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 編碼方式 應用 CCIR601 MPEG1 MPEG2 MPEG4 在電視廣播中廣泛使用 使用在 VCD中 使用在 DVD和 SVCD中 是用于在線發(fā)布的視頻資料 使用在視頻電話和視頻會議中 使用在視頻電話和視頻會議中 也就是 MPEG4 第十部分，或者 AVC。 信息載體擴展到文、圖、聲等多種類型， 計算機的應用領域進一步擴大。 在第一 階段，臺式計算機上增加 了 簡單的視頻功能， 可以簡單的 利用電腦來處理活動畫面， 但是計算機 設備 尚未 普及 到人們的日常生活之中 ， 所以這時的視頻功能 都是面向制作視頻制作領域的專業(yè)人員。在此階段中取得的重大 突破是計算機 可以 捕獲活動影像， 并保存到 計算機中， 日后 隨時可以從硬盤上播放視頻文件。壓縮使得將視頻數(shù)據(jù) 的占用的空間 比以前少了許多，讓視頻數(shù)據(jù) 存儲到硬盤上 變得 更加 便捷 。可見數(shù)字視頻能夠走到今天的地步，數(shù)字視頻壓縮編碼可謂功不可沒。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 按信源的統(tǒng)計特性可分為預測編碼、變換編碼、矢量量化編碼、子帶－小波編碼、神 經(jīng)網(wǎng)絡編碼方法等。 JPEG 專家組主要致力于靜態(tài)圖像的幀內(nèi)壓縮編碼標準 ISO/IEC10918 的制定； MPEG 專家組主要致力于運動圖像壓縮編碼標準的制定。該標準的推出擴大了可視技術的應用領域，推動了個人多媒體通信的發(fā)展。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究 2. 0 畢業(yè)論文（設計）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術研究學 生 姓 名： 袁勐 指導教師： 李春暉 （講師） 合作指導教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊摸送豹衙瞄訣簡闖夜制菌貌擂彭島癟國在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 隨后， MPEG 專家組于 1999 年 2 月正式公布了