【正文】 240像素 ) ，每秒 30幀，兩路立體聲伴音的質(zhì)量接近 CD音質(zhì)，該標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于 VCD。 MPEG1是由 ISO 和 IEC 共同委員會(huì)中的 MPEG 組織于 1992年制定的。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 算法所用的基本結(jié)構(gòu)來自 ，并在 做了許多重要改進(jìn)。當(dāng) P 取 1 或 2時(shí)，速率只能達(dá)到 128 kb/s，由于速率較低，只能傳清晰度不太高的圖像，因此適合于面對(duì)面的電視電話。色度信號(hào) Cb、 Cr 的橫向像素?cái)?shù)為 88，縱向像素?cái)?shù)為 72。由此可知， I 幀和 P 幀是產(chǎn)生全部 B 幀的基礎(chǔ)。一幀數(shù)據(jù)的安排方式如圖 ，圖中共有 4行，以下分行敘述。 JPEG用于連續(xù)變化的 靜止圖像 ， 所謂連續(xù)變化 ， 是指灰度等級(jí)和顏色兩方面的連續(xù)變化 。 圖 (b)基于 DCT的 解碼器方框簡(jiǎn)圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 二 . 離散余弦變換和 DCT系數(shù)量化 JPEG標(biāo)準(zhǔn)是將二維空間的圖像數(shù)據(jù) 用離散余弦變換 ( DCT )公式變換到 二維頻域成為二維頻率系數(shù) 。首先是表／雜項(xiàng)，其中表即為數(shù)據(jù)表，如量化表、霍夫曼 DC 和 AC 表等，雜項(xiàng)即為其它必要的信息。下面介紹 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)。 第六，對(duì)每數(shù)據(jù)塊的直流分量 ( DC ) 進(jìn)行 預(yù)測(cè)差分編碼 。 圖像和聲音兩種碼流都是 打包多工 方式。傳送碼流的 包長是固定的 ，為 188字節(jié) 。 SNR Scalable Profile 對(duì)于 Main有所改進(jìn)，即要 信號(hào)噪聲比 方面有分級(jí)性。它的缺點(diǎn)是擴(kuò)散編碼誤差。 四 . 圖像格式 MPEG2的圖像格式 ( Video Format )分為 4 級(jí) ： 即 ： 低級(jí)圖像格式、 主級(jí)圖像格式 、高級(jí)窄屏幕圖像格式和高級(jí)寬屏幕圖像格式。 建議就是 極低編碼標(biāo)準(zhǔn) 之一。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 同時(shí)，對(duì)塊編碼模式、宏塊類型和運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù) 采用不同 的可變長編碼 ( VIC ) 表以減少字頭的比特?cái)?shù)。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 167。 MPEG4 的這一功能在足夠的觀察視點(diǎn)條件下，將有效地描述三維自然景物。為此， MPEG4 提供了一個(gè)包含各種工具和算法的工具箱，給出了 各種任意形狀 可視對(duì)象的高效表達(dá)式。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 圖 MPEG4甚低碼率編碼與通用編碼 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 為了高效地降低圖像信號(hào)的時(shí)間冗余度， MPEG4 使用了基于塊的 運(yùn)動(dòng)估值和補(bǔ)償技術(shù) 。 (6) 作者可以很方便地在場(chǎng)景中隨意放置對(duì)象，改變它的 形狀 或音響效果。編碼過程還是采用 變換、量化、掃描輸出 和 熵編碼 等步驟。 當(dāng)選用小區(qū)域時(shí)，殘差減少 ，預(yù)測(cè)更精確，但用于表示運(yùn)動(dòng)矢量和區(qū)域選取的數(shù)據(jù)量會(huì)增大。而且該標(biāo)準(zhǔn)也考慮被未來網(wǎng)絡(luò)所利用。其劃分方法有 16 1 16 8 1 8 8 共 4 種。 一般是通過運(yùn)動(dòng)估值和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來利用時(shí)域相關(guān)性的。 (2) 相同的對(duì)象不 需要重復(fù)編碼 ，只需要給出不同的位置信息。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) MPEG4 與 MPEG1 / 2 的 不同之處 在于， MPEG1 /2 中輸入、進(jìn)行編碼的圖像區(qū)域是標(biāo)準(zhǔn)矩形區(qū)域，而 MPEG4 可以是 任意形狀區(qū)域 。 它為不同應(yīng)用定義了編解碼器和碼流的不同 類 ( Profile ) 和 級(jí) ( Level )， 從而支持各種碼率 ( 5 kbit/s 到 4 Mbit/s )、 格式 ( 逐行和隔行 ) 和分辨率 ( QCIF 到 HDTV )。這一功能可望在迅速發(fā)展的移動(dòng)通信網(wǎng)中獲得應(yīng)用，但值得注意的是：提高編碼效率不是 MPEG4 的唯一的主要目標(biāo)。對(duì)誤碼的處理可以由外部方式 ( 如 建議 ) 實(shí)現(xiàn)。而 QCIF 圖像有 99個(gè)宏塊 ，每 11個(gè)宏塊為一個(gè)GOB，可以表示 QCIF 圖像的 1/9。 建議 、 MPEG MPEG2 標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)在較高速率的 數(shù)字網(wǎng)上 傳輸。前者多用于 圖像含有豐富細(xì)節(jié) 和有限運(yùn)動(dòng)的情況，后者用于 有快速運(yùn)動(dòng) 的場(chǎng)合。但是這種編碼只有中等的壓縮率。 但是，并不是所有 Profile/Level 的組合都存在。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 圖 典型節(jié)目碼流解碼器 圖 。 （ 3）開始解碼的緩沖預(yù)置 。 第二，采用 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù) 減少幀間冗余度 。 MPEG的任務(wù)是開發(fā)運(yùn)動(dòng)圖像及其聲音的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn) ， 成立于 1988年。中間方框表示一幀圖像數(shù)據(jù)。熵編碼器所需的專用數(shù)據(jù)表也由下方輸入。對(duì)少見的游程，量值用 ( RUN， LEVEL )表示， TCOEFF編碼表。 圖 亮度、色度數(shù)據(jù) 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) (4) 按照 CIF格式，每幀圖像包含的各層次情況如下： 1幀 CIF圖像 =12GOB =12 33 MB = 396 6 B＝ 2376 B =1584B (Y )+ 396B(Cb)+ 396B(Cr) =152 064像素 一幀圖像中 12塊組 GOB的排列順序如圖 。每次場(chǎng)景更換后，第 1 幀一定要傳，所以要對(duì)第 1 幀進(jìn)行幀內(nèi)編碼，所傳的這幀稱為 幀內(nèi)幀 ，用 I (即 Intraframe 的縮寫 )表示。 對(duì)于 625行／ 25 幀制式，行周期為 64 μs，其中顯示區(qū)時(shí)間約為 54 μs，所以顯示區(qū)像素?cái)?shù)為 : 顯示區(qū)像素?cái)?shù) = ＝ 顯示區(qū)時(shí)間 抽樣周期 54 μ s = 5 4 6 .7 5 = 3 6 4 .516 .7 5 M H z?從顯示區(qū)中同步地取出 352 個(gè)像素即可。 因?yàn)橐? 384 kb/s速率作為起始點(diǎn)偏高，廣泛性受限制，另外跨度也太大，靈活性受影響，所以改為 P 64 kb/s， P =1,2, …, 30 。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 2. ITU頒布的標(biāo)準(zhǔn) 國際電信聯(lián)盟 ( ITU )是聯(lián)合國的一個(gè)專門機(jī)構(gòu)，是國際電信界最權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)修訂組織。 H. 26X 是由 國際電信聯(lián)盟 ( ITU ) 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)提出的，它們?cè)跀?shù)據(jù)格式和輸出碼率之間有如表 。 HDTV 的出現(xiàn)，是視頻業(yè)務(wù)發(fā)展的另一個(gè)高級(jí)階段。從 2022年 5月開始，我國科研單位開始跟蹤并參與 JVT標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，目前已有多項(xiàng)技術(shù)提案遞交到 JVT標(biāo)準(zhǔn)，有些技術(shù)已經(jīng)被 JVT標(biāo)準(zhǔn)所接收。 CIF 規(guī)定圖像亮度分量 Y 的橫向像素為 352 個(gè) ，縱向 像素為 288個(gè) 。綜上所述， 。 (1) 數(shù)據(jù)塊 層用 B表示。塊組 ( GOB ) 頭 包含塊組 開始碼、塊組編號(hào)碼 、塊組 量化步長 ( 用于整塊組，直到有宏塊變更量化步長 )、備用插入信息碼。 JPEG系統(tǒng)可選用逐漸浮現(xiàn)重建 方式，即重建圖像可以整幅由粗到細(xì)顯示。 其二是 可變長度熵編碼 。ECS0(Entropy Coded Segment ) 表示第 0段熵編碼，由第四行說明。 (2) ISO/IEC 111722： 第二部分，視頻。 MPEG2 標(biāo)準(zhǔn) MPEG2 廣泛 應(yīng)用于數(shù)字電視 ( 包括 HDTV ) 及數(shù)字聲音廣播、 數(shù)字圖像 與聲音信號(hào)的傳輸?shù)阮I(lǐng)域，因而 MPEG2是十分重要的，也是非常成功的世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。也可由多個(gè)有共同時(shí)間基準(zhǔn)的聲音和圖像基本碼流編碼成多節(jié)目碼流。 (5) 把一個(gè)節(jié)目碼流轉(zhuǎn)換成傳送碼流，使其能通過有損耗的環(huán)境，然后將其恢復(fù)成原來的節(jié)目碼流。 High1440 Level 略相應(yīng)于每行 1440個(gè)抽樣的 HDTV。缺點(diǎn)是解碼器中要有附加的存儲(chǔ)器，而且等待時(shí)間較長。考慮到有些采用 525行 /60 場(chǎng)制式的國家可能使用這種圖像格式，故在此把有關(guān)參量列于表 ，以供參考。例如， ，其信源編碼 算法的核心 仍然是 DPCM /DCT 混合編碼器。 5. DCT系數(shù)變長編碼 對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)行 游程編碼 時(shí)，連續(xù)的 0 ( 游程 RUN )和后面的值 ( LEVER ) 的最經(jīng)常出現(xiàn)的組合是用變長碼編碼的，在 VLC ( RUN， LEVER ) 加上塊結(jié)束標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)。 (2) 自然與合成數(shù)據(jù)混合編碼 ?；趦?nèi)容的尺度可變性是 MPEG4 的核心，因?yàn)橐坏﹫D像中所含對(duì)象的目錄及相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)確定后，其它的基于內(nèi)容的功能就比較容易實(shí)現(xiàn)了。 MPEG4支持的碼率和相應(yīng)的功能如圖 。 圖 幀結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 二 . MPEG4 基于 VOP的視頻編碼 基于矩形幀編碼的傳統(tǒng)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) ( 如 / 、MPEG1 /MPEG2 ) 在實(shí)際應(yīng)用中也獲得了巨大成功。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 圖 MPEG4編碼器基本框圖 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 167。在 I 圖像中是直接把像素塊的數(shù)值進(jìn)行變換。根據(jù)殘差系數(shù)的不同， 采用了 3 種整數(shù)變換矩陣，如圖 。 (2) 可用于光或磁設(shè)備的存儲(chǔ)，如 DVD。 根據(jù)相鄰像素可能有相同的性質(zhì)，利用了相鄰像素的相關(guān)性，采用了 新的幀內(nèi) ( Intra ) 預(yù)測(cè)模式 。但是它同時(shí)運(yùn)用了大量不同的技術(shù)，使得其 視頻編碼性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 任何其它標(biāo)準(zhǔn)。而實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容交互功能的關(guān)鍵在于基于視頻對(duì)象的編碼。該核提供了 5 ~ 64 kb/s 的甚低比特率業(yè)務(wù)的算法和工具，它支持甚低分辨率 ( 從每行每列的幾個(gè)像素到 CIF 級(jí)分辨率，即每幀 288 行，每行 352 個(gè)像素 ) 和甚低幀速率 ( 0 ~ 15 Hz ) 的圖像序列。 是 基于內(nèi)容 的數(shù)據(jù)壓縮方式，以前的壓縮算法只是去掉幀內(nèi)和幀間的冗余不同， MPEG4 要求對(duì)圖像和 視頻內(nèi)容 作更多的分析。 (3) 增強(qiáng)的時(shí)間域隨機(jī)存取 。其中 LAST 為一個(gè)比特，用來指示是否為 最后一個(gè)非零系數(shù) 。 1. 圖像格式 CIF 和 QCIF兩種圖像掃描格式，而在 中有 三種標(biāo)準(zhǔn)圖像格式 ： CIF (352 288)、 QCIF (176 144) 和 SubQCIF ( 128 96)。 4. 高級(jí)寬屏幕圖像格式 高級(jí)寬屏幕圖像格式與高級(jí)窄屏幕圖像格式比較，只是展寬了屏幕而已，其參數(shù)見表 。 上述 3 種圖像在一個(gè)序列中的 編排是很靈活 的，與實(shí)際應(yīng)用有關(guān)，取決于 編碼器 。 第 5 章 視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) 為了達(dá)到高倍數(shù)的壓縮，在 MPEG2 中采用多種碼率壓縮技術(shù)，主要 有以下 3種 ： (1) 利用運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償預(yù)測(cè)編碼方法 去掉電視圖像信號(hào)的 時(shí)間冗余信息 。各部分的詳細(xì)的構(gòu)成和功能在ISO/IEC 138181中都有規(guī)定。 節(jié)目碼流用于 相對(duì)無誤的 環(huán)境中，適合支持節(jié)目信息的軟件處理的應(yīng)用，以及適用于 CDROM上的多媒體應(yīng)用。 第 2部分是圖像 ( Video ) 部分 ( ISO/IEC IS 138182 )。 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)可以 處理各種類型的活動(dòng)圖像 ，其基本算法對(duì)于壓縮 水平方向 352個(gè)像素 、 豎直方向 288個(gè)像素 的空間分辨力，每秒 24/ 25 /30