【文章內容簡介】 i： 1080表示每幀有效掃描行數(shù)， 60表示幀頻或場頻， i表示隔行掃描。 720/50P： 720表示每幀有效掃描行數(shù)， 50表示幀頻或場頻， P表示逐行掃描。 NTSC制可表示為： 480/60i PAL制可表示為： 576/50i 1080/60i還可表示為： 1080/60/2 ： 1 720/50P還可表示為： 720/50/1 ： 1 1080/60i還可表示為： 1080@60i 720/50P還可表示為： 720@50P 五 .信源編碼技術 — 壓縮編碼技術 1．數(shù)字視頻壓縮的必要性 HDTV 1920 1080 顯示格式 數(shù)字化后傳輸速率 995 Mb/S SDTV 復合編碼 135 Mb/S 分量編碼 4： 2： 2 216 Mb/S 存儲 ： 2小時 HDTV，存儲量 7164 Gbit/S 2小時 SDTV，存儲量 972 Gbit/S 復合編碼 1555 Gbit/S 分量編碼 傳輸： HDTV 需 1Gb/S 信道 SDTV 需 1～ 2個 155 Mb/S 信道 無論對于存儲或傳輸，碼率壓縮都是絕對必要的。 2．壓縮編碼方法 1) 利用圖象時間的相關性與時間冗余度的壓縮 電視圖象中相繼各幀對應象素點的值往往相近或相同，具有時間相關性，找出這些相關性就可以減小信息量，從而實現(xiàn)與時間有關的壓縮。 2) 利用圖象空間的相關性與空間冗余度的壓縮 一幅圖象相鄰各點的取值往往相近或相同，具有空間相關性，找出這些相關性就可以減少信息量，從而實現(xiàn)與空間有關的壓縮。 3)利用事件的統(tǒng)計特性與統(tǒng)計冗余度的壓縮 對經常出現(xiàn)的數(shù)據用短碼組表，對不經常 出現(xiàn)的數(shù)據用長碼組表示，則最終用于表示這一串數(shù)據的總碼位就減少了。從而實現(xiàn)與統(tǒng)計冗余有關的壓縮。 4)利用人眼的視覺特性與視覺冗余度的壓縮 人眼的視覺特性：對亮度信號比對色度信號敏感 對低頻信號比對高頻信號敏感 對靜止圖象比對運動圖象敏感 對圖象中水平和垂直線條比對斜線條敏感 包含在色度信號、圖象高頻信號和運動圖象中的一些數(shù)據并不能對增加圖象相對于人眼清晰度作出貢獻，而被認為是多余的數(shù)據，這就是視覺冗余度。 ? 壓縮視覺冗余度就是去掉那些相對人眼而言是看不到的或可有可無的圖象數(shù)據。 3．基本的圖象壓縮編碼技術 1) 分類 冗余度壓縮技術，無損傷壓縮技術，無失真，數(shù)學上可逆。即它是可還原的。 信息量壓縮技術，有損傷壓縮技術，有失真，數(shù)學上不可逆。即它是不可還原的。 2) 圖象壓縮技術優(yōu)劣評估條件 信息壓縮比： 壓縮前后所需的信息存儲量之比 重現(xiàn)圖象精度： 重現(xiàn)的圖象與原圖象相比有多大失真 執(zhí)行速度： 壓縮算法要多少時間完成 壓縮比增大，圖象損傷程度也隨之加大。 電視節(jié)目制作：壓縮比 2： 1至 8： 1 Sony數(shù)字 Betacam 錄象機 ： 1 模擬分量錄象機 Betacam – SP 8： 1 VCD母盤，壓縮比 12： 1 采用幀內壓縮方式， JPEG標準。 電視廣播： 壓縮比 15： 1～ 20： 1 采用幀間預測編碼， MPEG – 2 標準 有線數(shù)字電視壓縮比可加大至 30： 1， MPEG – 2 標準 3)基本壓縮編碼方法 預測編碼（ DPCM） ——差分脈沖編碼調制 DPCM不直接傳送圖象樣值本身，而是對實際樣值與它的一個預測值之間的差值進行再次量化、編碼。 這種方法可消除圖象信號的空間相關冗余幀內預測）和時間相關冗余（幀間預測）。利用象素的相關性還可進一步減小差值。 離散余弦變換（ DCT） DCT(Discrete Cosine Transform)是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變換編碼方法 。 DCT是先將整體圖像分成 N?N 像素塊 ， 然后對 N?N 像素塊逐一進行 DCT變換 。 由于多數(shù)圖像高頻分量較少 ， 相應圖像高頻分量的系數(shù)經常為零 ， 加之人眼對高頻成分的失真不太敏感 ， 所以可用更粗的量化 。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率 ， 要大大小于傳送像素所用的數(shù)碼率 。 到達接收端后通過反離散余弦變換回到樣值 。 雖有失真 ， 但人眼是可以接受的 。 游程長度編碼（ Runlength Encoding） 是指一個碼可同時表示碼的值和前面有幾個零。在用之字形讀出方式情況下，出現(xiàn)連零的機會較多，尤其在最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后只要給出“塊結束”（ EOB）碼，就可以結束輸出，從而節(jié)省很多碼率。 通常， DCT系數(shù)量化之后，都采用之字形方式讀出。 霍夫曼（ Hoffman）編碼 霍夫曼 (Hoffman)編碼 (屬于統(tǒng)計編碼 )是可變字長編碼 (VLC: VariableLength Coding)的一種 ， 相當于對概率大的符號給短碼 ， 對概率小的符號給長碼 。 4．視頻壓縮編解碼標準 1） 1980年 CCITT通過為國際標準 用于可視電話， P 64Kb/S， P=1～ 30可變，（ 64～ 1920)Kb/S 用于會議電視， P≥36 (又稱 P?64)是最早的一個碼率壓縮標準。 2） JPEG標準 1986年提出， 1992年公布為國際標準。 屬幀內壓縮編碼方法，主要用于數(shù)字電視編錄設備（如非線性編輯系統(tǒng)）。 壓縮比：４～ 32 ４～ 接近原始圖象質量 ～ 11 圖象很好 ,滿足絕大多數(shù)應用 11～ 16 圖象好 ,滿足多數(shù)應用 15～ 32 圖象較好 ,滿足某些應用 3） MPEG – 1 標準 ? 1988年提出， 1992年公布為國際標準 ? 典型應用如 VCD等家用數(shù)字音象產品。最高編碼速 率 Mb/S ? 實現(xiàn)方法： DCT、運動補償和霍夫曼編碼 ? 信源輸入格式為 SIF（ Source Inpnt Format），如為 CCIR – 601 格式的信源要轉換成 SIF格式才能輸入 MPEG – 1 編碼器。 4） MPEG – 2 標準 1988年提出， 1994年公布為國際標準，是專門針對數(shù)字電視（包括 SDTV和HDTV）的信源編碼標準。 MPEG是運動圖像專家組 (Moving Pictures Expert Group)的縮寫 ， 成立于 1988年 ， 以建立活動圖像及相應音頻的編碼標準 。 MPEG2的主級和主類提供 720 576(PAL)25幀的ITU–R 601建議圖像質量 。 在壓縮比為 30∶ 1或更小時 ， MPEG2可以提供廣播質量的編碼圖像 ， MPEG2也可工作在大壓縮比如 200∶ 1下 ， 效果與 MPEG–1相差不大 （ 即與 MPEG1兼容 ） 。 a） MPEG – 2 是一個系統(tǒng) ， 它的作用是： 對音頻、視頻、數(shù)據、控制等基本比特流實現(xiàn)復用 提供各種定時及初始化 經解碼器提供 PSI（節(jié)目特定信息） 支持有條件接收（ CA），隨機接入，數(shù)字存儲和糾錯 b） MPEG2系統(tǒng)輸出兩個數(shù)碼流： 節(jié)目比特流 PS，用于相對無誤差的環(huán)境 傳輸比特流 TS，用于有噪聲媒質 d） MPEG2的類與級 MPEG2有 4種輸入格式 ， 稱為級 (Levels或等級 )。 從有限清晰度的 VHS(家用錄像系統(tǒng) )質量圖像直到 HDTV圖像 ， 每一種輸入格式編碼后都有一個相應的范圍 。 除了在源格式提供這種靈活性之外 ， MPEG2還有不同的處理方法 ， 稱為類 (profiles或層面 )， 每一類都包括壓縮和使用方法的一個集合 。 不同的類意味著使用不同集合的碼率壓縮工具 。 MPEG–2共分６類 ， 較高的類編碼更精細 ， 而且每升高一類將提供前一類沒有使用的附加工具 。 甲 ） 簡單類 (SP) 乙 ） 主類 (MP) 丙 ） 信噪比可分級類 SNRP 丁 ） 空間可分級類 SSP 戊 ） 高級類 (HP) 己 ） ４：２：２格式 在主類上的類是信噪比可分級類 (SNRP)、 空間可分級類 (SSP)、 高級類和 4:2:2格式 。 這允許將編碼的視頻數(shù)據分為基本層和另一個或更多的上層信號 。 基本層表示編碼圖像的基本數(shù)據但代表的圖像質量較低 。 上層信號則可用來改進信噪比或清晰度 。 e） 圖像的 4個級別： 甲 ） 低級 (LL： Low Level)的輸入格式的像素是 ITUR 601格式的 1/4， 即352 240 30或 352 288 25， 相應編碼最大輸出碼率為 4M b/s。 乙 ） 主級 (ML： Main level)：輸入格式完全符合 ITUR ，720 480 30或 720 576 25， 輸出最大碼率除高級類和 4:2:2外是 15Mb/s，高級類主級是 20Mb/s， 4:2:2 是 50Mb/s。 丙 ） 高 1440級 (H14L： High– 1440 Level)：是每行 1440有效像素的高清晰度格式 。 除高級類 外 ， 最大輸出碼率為 60Mb/s， 相應的高級類輸出碼率為 80Mb/s。 丁 ） 高級 (HL)： 輸入是每行 1920有效像素的高清晰度格式 ， 輸出最大碼率為80Mb/s， 相應的高類輸出碼率為 100Mb/s。 f） MPEG2的類和級的組合如下圖 (常用縮寫表示如 MP@ML主類主級 、 MP@ HL主類高級等 )。 MP@LL 352 ?288 30Hz 4Mb/s， 4Mb 級 (Levels) 高級 (H