【正文】 碼字和另一個碼字的前幾位相同的情況，例如 :如果的碼字為 01，的碼字為 011，那么當(dāng)序列中出現(xiàn) 011時，便無法判斷是的碼字后面跟了個 1，還是完整的一個的碼字。但是哈夫曼編碼簡單有效，因而得到了廣泛的應(yīng)用。 ? 一個無損預(yù)測編碼系統(tǒng)主要由一個編碼器和一個解碼器組成，它們各有一個相同的預(yù)測器，如圖 。下標(biāo) n為圖像序列的空間坐標(biāo)，在一維線性預(yù)測編碼中，設(shè)掃描沿行進(jìn)行，式（ ）可以表示為 ????????? ??? inmiin faRf1?2022/2/14 無損預(yù)測編碼 ? 一維線性預(yù)測僅是當(dāng)前行掃描到的先前像素的函數(shù)。如圖 輸出端產(chǎn)生誤差。 ),( yxf ),( vuF ),( vuF2022/2/14 圖像變換編碼基本原理 ? 變換編碼就是對數(shù)字圖像經(jīng)過正交變換的系數(shù)矩陣進(jìn)行量化編碼。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)、國際電工委員會 (IEC)和國際電信聯(lián)盟 (ITU)下屬的國際電報電話咨詢委員會 (CCITT)等國際組織積極致力于圖像處理的標(biāo)準(zhǔn)化工作。圖 JPEG標(biāo)準(zhǔn)基本系統(tǒng)的編碼器結(jié)構(gòu)圖，圖中，量化用 Q表示， IQ表示反量化?？梢圆捎盟銛?shù)編碼或 Huffman編碼（可變字長編碼 VLC）。 MPEG標(biāo)準(zhǔn)闡明了編解碼過程，嚴(yán)格規(guī)定了編碼后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流的句法結(jié)構(gòu)，但是并沒有規(guī)定編解碼的算法。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? MPEG1的目的是滿足各種存儲媒體對壓縮視頻的統(tǒng)一格式的需要，可用于 625線和 525線電視系統(tǒng)，對傳輸速率 、活動圖像編碼表示，如 VCD、光盤及計算機(jī)磁盤存儲等。 ? B幀： 采用雙向預(yù)測方法，能夠提供最大限度的壓縮。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 編碼時輸入的視頻信號的每一幅圖像都包括一個亮度分量和兩個色差分量，編碼器必須首先為每幀選擇其類型。當(dāng)一幅圖像所有的宏塊都處理完畢，則整個圖像被重建。插入的B幀越多，編碼效率越高，但編碼器所需要的存儲器也越多，處理的實(shí)時性也越差。根據(jù)應(yīng)用的不同， MPEG2的碼率范圍為 ~100Mbit/s，一般情況下，只有碼率超過 4Mbit/s的 MPEG2視頻質(zhì)量才能明顯優(yōu)于MPEG1。一般而言，對于靜止或緩變圖像和區(qū)域宜采用按幀的 DCT編碼；反之，對于大的運(yùn)動區(qū)域，則宜采用按場的 DCT編碼。它主要包括：系統(tǒng)、視覺信息、音頻、一致性、參考軟件、多媒體傳送集成框架、優(yōu)化軟件、 IP中的一致性、參考硬件描述等 9個部分。 2022/2/14 3． MPEG4標(biāo)準(zhǔn) ? 2）可視信息的編碼 ? MPEG4同時支持自然和合成可視信息（如圖形、計算機(jī)動畫等）的編碼。MPEG4的應(yīng)用可以從 DMIF申請到自己所需要的 “ 服務(wù)質(zhì)量 ” ，如對帶寬、時延的要求等。當(dāng) ， p=2速率只有128kb/s，當(dāng) ，建議 p6，速率384kbit/s，最高可達(dá) 2048kbit/s。為使現(xiàn)行的各種電視制式方便地轉(zhuǎn)換為電視會議和可視電話的圖像形式，即同時適用 PAL制（ 25幀 /秒， 625行 /幀）和 NISC制（ 30幀 /秒， 525行 /幀）模擬電視標(biāo)準(zhǔn)。圖像復(fù)用編碼器的功能是把每幀圖像數(shù)據(jù)編排四個層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時對交流 DCT系數(shù)進(jìn)行可變長度編碼（ VLC），對直流 DCT系數(shù)進(jìn)行固定長度編碼（ FLC），編碼位流送入傳輸緩沖器。 BCH糾錯碼，在解碼中可任選。即先對圖像的每一行進(jìn)行一維 DCT變換，再對每一列進(jìn)行一維 DCT變換。與原始圖像矩陣相比， DCT系數(shù)之間的相關(guān)性已經(jīng)大大降低。在比特率低于 64kbit/s時， 3～4db的質(zhì)量改善。 2022/2/14 2022/2/14 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。半（ 1/2）像素位置的灰度值由線性插值得到，它們的位置示意圖如圖 。 2022/2/14 ? 2）基于語法的算術(shù)編碼模式 ? 基于語法的算術(shù)編碼模式代替了缺省模式中的三維可變長編碼。而 B幀在時間上處于前一 P幀或 I幀和當(dāng)前 P幀之間，由二者進(jìn)行雙向預(yù)測，這種方式的關(guān)系如圖 。 2022/2/14 2022/2/14 2022/2/14 ? 1. 幾項(xiàng)基本技術(shù) ? 1)將每個視頻利用圖像空間域的相關(guān)性 ? 對圖像分塊進(jìn)行變換，量化和熵編碼，消除圖像的空間冗余。 2022/2/14 ? (4)采用多參考幀進(jìn)行預(yù)測，比單參考幀的方法節(jié)省10%的傳輸碼率，并且有利于碼流的錯誤恢復(fù)。 2022/2/14 ? VCL和 NAL的目的是為了適配特定的視頻編碼特性和特殊的傳輸特性。 ? SP片：切換的 P片。主要應(yīng)用是廣播媒體，例如數(shù)字電視、存儲數(shù)字視頻等。環(huán)路濾波器平滑塊邊界，在壓縮倍數(shù)較高時可以獲得較好的主觀質(zhì)量，另外，環(huán)路濾波器還可以有效地減小幀間的預(yù)測誤差。 2022/2/14 2022/2/14 ? 1）編碼器 ? 編碼器以宏塊為單位來處理輸入幀圖像或場圖像，并且以幀內(nèi)或幀間方式對每個宏塊進(jìn)行編碼。 SI片采用了幀內(nèi)預(yù)測技術(shù)代替 SP片的運(yùn)動補(bǔ)償技術(shù)，用于同內(nèi)容的視頻碼流間的切換。 VCL仍然采用分層結(jié)構(gòu)，視頻流由圖像幀組成，一個圖像幀既可以是一場圖像（對應(yīng)隔行掃描），或一幀圖像（對應(yīng)逐行掃描）圖像幀由一個或多個片組成，片由一個或多個宏塊組成，一個宏塊由 4個（或）亮度塊、 2個色度塊（ U、 V）組成。把一幀圖像拆成兩場圖像，其中的一場采用幀內(nèi)編碼，而另一場則利用前一場的信息進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償編碼，這樣就能夠提高壓縮效率，尤其是在存在劇烈水平方向運(yùn)動的場景下壓縮效率更高。 2022/2/14 ? 2. ? (1)采用像素塊的整數(shù) DCT變換，反變換過程中沒有匹配錯誤的問題。 DPCM和變換編碼的混合編碼模式。在這種預(yù)測模式中需要考慮以下兩方面內(nèi)容：一是對 P幀的亮度分量采用交疊塊運(yùn)動補(bǔ)償方法，即某一子塊的運(yùn)動補(bǔ)償由本塊和周圍塊的運(yùn)動矢量共同決定；二是對某些宏塊使用四個運(yùn)動矢量，每個子塊都有一個運(yùn)動矢量，用四個運(yùn)動矢量取代原來宏塊的一個運(yùn)動矢量。 2022/2/14 ? 3. 可選模式 ? 除缺省模式外， ，無限制運(yùn)動矢量模式、基于語法的算術(shù)編碼模式、高級預(yù)測模式和 PB圖像模式供用戶選擇使用。 QCIF分層結(jié)構(gòu)示意圖如圖 。 定，一行中的所有像素只能屬于一個 GOB，因此對于不同的格式。 ? （ 3） DCT變換利用快速算法，而且僅在實(shí)數(shù)域內(nèi)計算，沒有復(fù)數(shù)運(yùn)算，計算簡單，有利于處理的實(shí)時性。 2022/2/14 DCT變換 ? 【 例 】 對圖像數(shù)據(jù)塊進(jìn)行 DCT編碼 ? 原始圖像如圖所示。外部控制有如下兩個功能。這樣就可以自動控制比特率的高低。 2022/2/14 2022/2/14 ? 3. 圖像信號的編解碼 ? 圖像信號的輸入、輸出指的是 CIF或 QCIF格式的數(shù)字信號，如果是 NTSC、 PAL或 SECAM信號應(yīng)先分解成 R、G、 B信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換再變換為 Y、 U、 V亮度及色度信號，然后再轉(zhuǎn)換為 CIF或 QCIF格式和幀頻 30Hz的信號，經(jīng)幀存緩沖后進(jìn)入輸入端。從采用的技術(shù)來看，采用了最基本的編碼技術(shù)，通過組合應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的編碼效果。復(fù)用后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過靈活復(fù)用接口送到傳輸復(fù)用層，最后送到一個具體的外部通信網(wǎng)絡(luò)，如 ATM（ Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）網(wǎng)或 PSTN（ Public Switched Telephone Network，公共交換電話網(wǎng)）網(wǎng)。 2022/2/14 3． MPEG4標(biāo)準(zhǔn) ? （ 1）自然與綜合圖像的混合編碼； ? （ 2）各種隱式 2D網(wǎng)格的高效率壓縮； ? （ 3）各種圖像和視頻的信息內(nèi)容基（ contentbased） ? 編碼； ? （ 4）各種紋理、圖像和視頻的信息內(nèi)容基的可分級編 ? 碼； ? （ 5）空間域的、時間域的和質(zhì)量的可分級性編碼； ? （ 6）在誤碼多發(fā)環(huán)境中的誤碼健壯性（ robustness）和 ? 復(fù)原能力。在 MPEG4中任何一個場景被理解為由若干視音頻對象組成?？煞旨壘幋a的特點(diǎn)是整個碼流被分為基本碼流和增強(qiáng)碼流兩部分，基本碼流可以提供一般質(zhì)量的重建圖像，但如果解碼器 “ 疊加 ” 上增強(qiáng)部分的碼流，就可以將圖像質(zhì)量提高很多。 2022/2/14 2． MPEG2標(biāo)準(zhǔn) ? 1）基于場或基于幀的 DCT ? 為了更好地適應(yīng)隔行掃描視頻信號的特點(diǎn)，在 DCT和運(yùn)動估計算法中對幀和場進(jìn)行了不同的處理。它主要包括：系統(tǒng)、視頻、音頻、一致性、參考軟件、數(shù)字存儲媒體的命令與控制（ DSMCC）、高級音頻編碼、 10bit視頻編碼、實(shí)時接口等 9個部分。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 圖像組是視頻隨機(jī)存取單元，長度隨意，可以包含一個或多個 I幀。對于每個宏塊，要決定它的編碼模式，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 2）編解碼 ? MPEG1沒有規(guī)定編碼過程，僅規(guī)定了比特流的語法和語義，以及解碼器中的信號處理。MPEG1編碼技術(shù)的選擇是基于高質(zhì)量的連續(xù)活動圖像、高壓縮比以及對編碼比特流的隨機(jī)操作需求之間的平衡。 ? 第二部分： MPEG1視頻，描述視頻編碼方法，以便存儲壓縮的數(shù)字視頻。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 1987年， ISO和 CCITT成立了 “ 活動圖像專家組 ”（ Moving Picture Expert Group），任務(wù)是制定用于數(shù)字存儲媒介中活動圖像及伴音的標(biāo)碼標(biāo)準(zhǔn)。量化的過程是對系數(shù)值的量化間距劃分后的簡單的取整運(yùn)算，量化步長取決于一個視覺閾值矩陣，它隨系數(shù)的位置而改變，并且對 Y和UV分量也不相同。 1987年用 Y： U： V=4：2： 2，每像素 16比特，寬度為 4： 3的電視圖像進(jìn)行了測試，選擇出三個方案進(jìn)行評選，其中的 DCT方案得分最高，它制定的以自適應(yīng)離散余弦變換編碼（ ADCT）為基礎(chǔ)的 “ 連續(xù)色調(diào)靜止圖像壓縮編碼 ” JPEG標(biāo)準(zhǔn)于 1991年3月正