【正文】 基于上述像素和前一幀的像素。有損預(yù)測編碼系統(tǒng)組成如圖 。對變換域中 編碼壓縮，比對空間域壓縮更為有效。以傅里葉變換為例，變換具有能量集中于少數(shù)低頻系數(shù)、各系數(shù)不相關(guān)、高頻分量衰減很快且能量較小等性質(zhì)。系統(tǒng)由五部分組成， 圖像輸入與變換 、 系數(shù)量化編碼 、 信道傳輸 、 解碼和逆變換 。在變換域中，圖像信號的絕大部分能量集中在低頻分量部分，編碼中如果略去那些能量很小的高頻分量，或者給這些高頻分量分配較小的合適的比特數(shù)，就可以明顯減少圖像傳輸或存儲的數(shù)據(jù)量。這些圖像編碼的國際標準有： JPEG、 MPEG、。所有符合 JPEG標準的編碼器都必須支持基本系統(tǒng)，而其他系統(tǒng)則作為不同應(yīng)用目的的選擇項。 2022/2/14 JPEG標準 ? 圖 JPEG基本系統(tǒng)編碼器結(jié)構(gòu)圖 D C T Q熵 編 碼R G B Y U V熵 解 碼I QI D C TR G B Y U V2022/2/14 JPEG基本系統(tǒng)組成模塊 2022/2/14 JPEG標準 ? （ 1）將整個圖像分為不重疊的 像素子塊，共有 Y、U、 V三幅數(shù)字圖像， Y表示圖像的亮度，即明暗程度， UV代表圖像色彩度。當(dāng)把量化步長乘以一個公共因數(shù)后，一般可以調(diào)整比特數(shù)，由此可以實現(xiàn)自適應(yīng)編碼。對于 AC系數(shù)不為零，采用 Z字形方式（ Zigzig）進行一維掃描，然后將非零系數(shù)前面的 0的游程長度（個數(shù)）與該系數(shù)值一起作為統(tǒng)計事件進行 VLC編碼。 1992年通過了 ISO11172號建議，即 MPEG標準。標準主要包括：系統(tǒng)、視頻、音頻、一致性、參考軟件等五部分，這五部分的簡單描述如下。 ? 第四部分： 一致性，描述測試一個編碼碼流是否符合MPEG1碼流的方法。 2022/2/14 MPEG標準 ? 1）編碼圖像格式 ? MPEG1處理對象是逐行掃描的圖像，對于隔行掃描的圖像源，必須在編碼前先轉(zhuǎn)換為非隔行格式。 2022/2/14 MPEG標準 ? I幀： 采用幀內(nèi)編碼方法，無需參考其它幀，是獨立壓縮的，給出編碼序列的解碼的起始操作點，滿足隨機操作的要求，但是僅能獲得中等的壓縮比。 ? D幀： 僅含有 DCT的直流分量。編碼器設(shè)計必須在圖像質(zhì)量、編碼速率以及編碼效率之間進行綜合考慮，選擇合適的編碼工作模式和控制參數(shù)。編碼時的基本單元是宏塊，它包括六個 的子塊，其中四個是亮度塊，剩下的一個是色差信號 Cr，另一個是色差信號 Cb。 88?2022/2/14 MPEG標準 ? 解碼是編碼的逆操作，由于無需運動估計，因此比編碼簡單。 2022/2/14 MPEG標準 ? 3）編碼視頻流的結(jié)構(gòu) ? MPEG1編碼視頻比特流的構(gòu)成共分為六層，最高層為序列層，下面依次為圖像組層、圖像層、宏塊條層、宏塊層和最低的塊層。在要求能隨機播放、快進、快倒等應(yīng)用場合，可以使用較短的圖像組。一般每秒鐘使用兩次 I幀，即在每 15幀中安排一次 I幀。 MPEG1成為MPEG2的一個子集，即 MPEG2的解碼器可以對 MPEG1碼流進行編碼。國內(nèi)的技術(shù)翻譯上將其稱為檔次和級別，或稱為型和級。當(dāng)序列是逐行時，或者圖像是場方式時，采用的分割方式與 MPEG1相同；但對于隔行掃描的幀圖像，既可以采用上述按幀的分割方式，也可以采用按場的隔行分割方式。在具體使用時，必須考慮編碼是針對幀格式圖像還是場格式圖像。此外， MPEG2還允許空間分級、時間分級以及 SNR分級等以各種方式結(jié)合，形成多層次的分級擴展。一方面 MPEG4要求有高效的壓縮編碼方法，另一方面 MPEG4要求有獨立于網(wǎng)絡(luò)的基于視頻、音頻對象的交互性。此時所必需的組合信息就構(gòu)成了場景描述（ Scene Description）信息，并且可以將他們編碼，與各種視音頻（ AV）對象一起傳輸。在和，例如基于內(nèi)容的編碼，允許對任意形狀視頻對象進行編碼。 2022/2/14 3． MPEG4標準 ? 3） MPEG4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 在 MPEG4中，采用發(fā)送多媒體綜合框架（ DMIF：Delivery Multimedia Intergration Framework）的結(jié)構(gòu)，它極大地方便了多媒體的各種應(yīng)用，且獨立于具體的通信網(wǎng)絡(luò)。以發(fā)送數(shù)據(jù)過程為例，各種媒體的基本數(shù)碼流通過基本碼流接口進入接入單元層，在該層進行分組打包處理，然后通過碼流復(fù)用接口進入靈活復(fù)用層（ Flex Multip Lexing）。在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN（ Integrated Service Digital NeTwork）中稱為 H0 通道。首次采用了 塊的 DCT變換去除空間相關(guān)性，采用幀間運動補償預(yù)測方法去除時間相關(guān)性的混合編碼模式。 、編碼輸出碼流的層次結(jié)構(gòu)以及開放的編碼控制與實現(xiàn)策略等技術(shù)。即對于更低比特率的應(yīng)用， 采用了只有 CIF圖像的更小圖像 QCIF(Quarter Common Intermediate Format)格式。輸出的比特流可以進入 ISDN網(wǎng)或其它信道。由于圖像內(nèi)容變更使傳輸比特率變更，可以在緩沖器中得到反映。 2022/2/14 ? 在 ，還要用到傳輸編碼器。 ? 編碼控制器，除控制量化步長外，還控制編碼模式，即控制編碼應(yīng)是幀間編碼還是幀內(nèi)編碼。這主要是因為可視電話圖像的幀間相關(guān)性很強，不傳的圖像可以由已經(jīng)傳的圖像計算得到，這種方式屬于幀間編碼。 DCT具有快速算法，它使得 DCT運算的復(fù)雜度大大降低，從而減少了編解碼器的編解碼時間延遲。 88?2022/2/14 DCT變換 ? 灰度圖像素矩陣 ? 229 211 229 226 230 202 205 209 ? 240 232 216 210 205 213 204 209 ? 218 231 230 224 189 139 208 203 ? 229 221 220 231 186 81 98 217 ? 234 233 233 239 181 86 77 201 ? 247 245 237 249 183 84 80 169 ? 202 224 255 175 84 92 80 129 ? 159 187 123 56 46 75 84 88 2022/2/14 DCT變換 ? DCT變換域系數(shù)矩陣 ? ? ? ? ? ? ? ? 2022/2/14 DCT變換 ? 對灰度圖像進行二維 DCT后，得到變換域系數(shù)矩陣，從系數(shù)矩陣數(shù)據(jù)可以看出， DCT變換系數(shù)分布非常不均勻， 能量主要集中在左上角 ，這是圖像塊的直流和低頻交流分量， 代表了圖像的概貌 。 ? （ 2） DCT變換所得系數(shù)的值大部分在 0附近，并且用特定的掃描方法獲得 0游程?；舅惴ㄔ?。 2022/2/14 ? 1. 數(shù)據(jù)組織與系統(tǒng)框架 ? ，參數(shù)如表 ，所有的解碼器必須支持 SubQCIF和 QCIF格式，所有的編碼器必須支持 SubQCIF和 QCIF格式中的一種，其他格式由用戶自行決定。表 。一個 GOB所包含的 MB是不同的，對應(yīng)的行數(shù)也不同。在全像素精度預(yù)測后再執(zhí)行 1/2像素精度的搜索。預(yù)測編碼采用與當(dāng)前宏塊相鄰的三個宏塊的運動矢量的均值作為預(yù)測值。在攝像機運動或圖像沿邊緣運動時，采用無限制運動矢量模式可以提高編效率。在可變長編碼中，任何一個符號均占用整數(shù)比特，從而導(dǎo)致了壓縮效率的下降，而基于語法的算術(shù)編碼模式?jīng)]有這個問題。一個 PB幀由一個 P幀和一個 B幀組成一起編碼。 PB模式在場景快速運動或復(fù)雜運動時效果不佳，它適用于場景做簡單和緩慢運動的場合。加強了對各種信道的適應(yīng)能力，采用了 “ 網(wǎng)絡(luò)友好的 ” 的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對誤碼和丟包的處理；應(yīng)用目標范圍較寬，以滿足不同速率及不同傳輸和存儲場合的需求；它的基本系統(tǒng)是開放的，使用無需版權(quán)。 ? 2)利用時域相關(guān)性 ? 時域上的相關(guān)性存在于那些連續(xù)圖像的塊之間，這就使得在編碼的時候只需編碼那些差值即可。一個宏塊的 亮度值可以按照 進行分割，運動補償塊的大小采用可變形式，可從 ? ? 中選擇，采用這樣的方式比只用方式，提高 15%編碼效率。 ? (6)采用 VLC或基于上下文的 ContextBased Adaptive Binary Arithmetic Coding編碼算法，后者可以提高大約 10%的編碼效率。 2022/2/14 ? 3. ? 1)算法的分層結(jié)構(gòu) ? ： 視頻編碼層（ Video Coding Layer,VCL）完成對視頻內(nèi)容的有效描述； 網(wǎng)絡(luò)適配層 （ Network Abstraction Layer， NAL）完成在不同網(wǎng)絡(luò)上視頻數(shù)據(jù)的打包傳輸。 。 ? P片：除了可以采用幀內(nèi)編碼外， P片中的宏塊還可以采用預(yù)測編碼，但是只能采用一個前向運動矢量。 SP片采用了運動補償技術(shù)，適用于同一內(nèi)容不同質(zhì)量的視頻碼流之間的切換?；緳n次支持包含 I片和 P片的編碼序列，應(yīng)用在視頻電話、視頻會議和無線視頻通信等。 2022/2/14 ? 5. 編解碼器結(jié)構(gòu) ? ，除了去塊濾波器和幀內(nèi)預(yù)測外，大部分的功能模塊和 。 ? 2）解碼器 ? 在解碼器中，來自 NAL的視頻碼流經(jīng)過重排序、熵解碼、反量化和反變換后得到差值塊，預(yù)測塊與差值塊相加，經(jīng)過濾波得到每個解碼宏塊，形成解碼圖像。