【文章內容簡介】 法應該對視頻和音頻聯(lián)合考慮,。MPEG視頻壓縮算法采用兩個基本技術:運動補償即預測編碼和插補技術,變換域(DCT)壓縮技術。在MPEG中,DCT不僅用于幀內壓縮,對于幀間預測誤差再作DCT變換,可減少空域冗余,以達到進一步壓縮的目的。對于運動圖像,把它們劃分為“I(interface)幀”圖像,“P(predicted)幀”圖像和“B(bidirectional)幀”圖像三類。其中I幀圖像僅作幀內壓縮編碼,P幀圖像僅作正向幀間預測,而B幀圖像用作雙向幀間預測。用MPEG—1標準平均壓縮比為50∶1。 編碼技術的發(fā)展方向實時圖像編碼壓縮技術的發(fā)展圖像編碼技術從50年代初開始,在以后的30年中提出了許多壓縮編碼方法,但由于受當時客觀條件的制約,大多數(shù)方法只是作理論探討或在計算機上做模擬實驗,應用領域主要是非實時場合,或用于數(shù)據(jù)量小、對實時性要求不高的場合(如語音編碼)。而由于數(shù)字圖像信息量龐大,實時處理要求速度甚高,真正能進行實時圖像壓縮編碼應用的很少見。近十多年來,由于微電子技術的發(fā)展和工藝水平的不斷提高,超大規(guī)模集成電路發(fā)展異常迅猛,其集成度成十倍增長,運行速度(指時鐘頻率)更快,成本迅速下降,而功能越來越強大,已出現(xiàn)了專門用于實時圖像處理的數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP)和視頻信號處理器(Video Signal Processor,簡稱VSP)。這些因素都極大地促進了實時圖像壓縮編碼技術的發(fā)展與應用。 解碼技術及本系統(tǒng)實例 關于MPEG的解碼的介紹MPEG在圖像的處理和發(fā)展方面的做出了卓越的貢獻，以下簡單介紹MPEG的解碼和發(fā)展。MPEG1 　　MPEG1制定于1992年，是為工業(yè)級標準而設計，可適用于不同帶寬的設備，如CDROM、VideoCD、CDR等。，它用于在CD—ROM上存儲同步和彩色運動視頻信號，可以優(yōu)化為中等分辨率，并在其優(yōu)化模式下，采用所謂的SIF標準交換格式(對于NTSC制式為352X240，對于PAL制式為352X288)的圖像進行壓縮，每秒能夠播放30幀，具有CD(指激光唱盤)音質，質量級別基本與VHS相當。 　　MPEG1的編碼速率最高可達45Mbits/sec，但隨著速率的提高，其解碼后的圖像質量有所降低。MPEG1對色差分量采用4∶1∶1的二次采樣率，旨在達到VRC質量，其視頻壓縮率為26∶1。 　　MPEG1現(xiàn)已成為常規(guī)視頻標準的一個子集，該子集稱為CPB流。同時它也被用于數(shù)字電話網(wǎng)絡上的視頻傳輸，如非對稱數(shù)字用戶線路(ADSL)，視頻點播(VOD)，以及教育網(wǎng)絡等，因此MPEG1可被用做記錄媒體或是在INTERNET上傳輸音頻。 MPEG2和MPEGAAC 　　MPEG2標準制定于1994年，設計目標是高級工業(yè)標準的圖像質量以及更高的傳輸率，它追求的是CCIR601建議的圖像質量DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps～10Mbps的運動圖像及其伴音的編碼標準[7]。 　　該標準最初的目的是在與MPEG1兼容的基礎上實現(xiàn)低碼率和多聲道擴展，后來為了適應演播電視的要求開始致力于定義一個可以獲得更高質量的多聲道音頻標準。這個標準不和MPEG1兼容，定名為MPEG2 AAC（Advanced Audio Coding）。 　　AAC標準完成于1997年，經(jīng)BBC（.）和NHK（Japan）使用、測試表明已達到最優(yōu)化ITU—R601推薦的分辨率，并且對于低比特率的多聲道編碼能提供相當高的聲音質量。由于它不向后兼容，故具有更高的壓縮效果。 　　據(jù)測試它以320Kbps傳送的音頻信號比MPEG2以640Kbps傳送的音質還略好些。AAC標準的發(fā)展標志著標準化工作向著模塊化方向演變的趨勢。MPEG2所能提供的傳輸率在310Mbits/sec間，在NTSC制式下的分辨率可達720X486，MPEG2也可提供并能夠提供廣播級的視像和CD級的音質。MPEG2的音頻編碼可提供左右中及兩個環(huán)繞聲道,以及一個加重低音聲道，和多達7個伴音聲道(DVD可有8種語言配音的原因)。由于MPEG2在設計時的巧妙處理，使得大多數(shù)MPEG2解碼器也可播放MPEG1格式的數(shù)據(jù)(如VCD等)。 　　因為MPEG2可以提供一個較廣的范圍改變壓縮比，以適應不同畫面質量、存儲容量以及帶寬的要求，所以除了做為VCD和DVD的指定標準外，MPEG2還可用于為廣播、有線電視網(wǎng)、電纜網(wǎng)絡以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級的數(shù)字視頻。 　　但是對于最終用戶來說，由于現(xiàn)在電視機分辨率的限制，MPEG2所帶來的高清晰度畫面質量(如DVD畫面)在電視上效果并不明顯，反倒是其音頻特性(如加重低音、多伴音聲道等)更加引人注目。 MPEG3 　　MPEG3是ISO/IEC最初為HDTV開發(fā)的編碼和壓縮標準，它要求傳輸速率在20Mbits/sev40Mbits/sec間，但這將使畫面有輕度扭曲。不過由于MPEG2的出色性能表現(xiàn)，已能適用于HDTV，使得原打算為HDTV設計的MPEG3，還沒出世就被扼殺在搖籃中了。 當前主要使用的是MPEG2標準和MPEG4標準，其中MPEG4標準主要應用于視頻電話(VideoPhone)，視頻郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等。與MPEG1和MPEG2相比，它對于傳輸速率要求較低，在480064000bits/sec之間，分辨率為176X144。MPEG4 　　MPEG4就利用很窄的帶寬，通過幀重建技術來壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求利用最少的數(shù)據(jù)獲得最佳的圖像質量。 　　MPEG4的一個特點是更適于交互AV服務以及遠程監(jiān)控，這是第一個使用戶由被動變?yōu)橹鲃?不再只是觀看，允許用戶加入其中，即有交互性)的動態(tài)圖像標準。它的另一個特點是其綜合性，從根源上說，MPEG4試圖將視覺效果意義上的自然物體與人造物體相溶合，所以它的設計目標還有更廣的適應性和可擴展性。與前兩者不同，MPEG4不僅是針對一定比特率下的視頻、音頻編碼，更加注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性。 　　MPEG4引入了AVO（Audio/Visaul Objects）的概念，使得更多的交互操作成為可能。AVO的基本單位是原始“AVO”，它可能是一個沒有背景的說話的人，也可能是這個人的語音或一段背景音樂等。它具有高效編碼、高效存儲與傳播及可交互操作的特性。在MPEG4中AVO有著重要的地位，因為MPEG4采用AVO來表示聽覺、視覺或者視聽組合內容，允許組合已有的AVO來生成復合的AVO，由此生成AV場景，并采用SNHC的方法來組織這些AVO。對于AVO的數(shù)據(jù)還能靈活地多路合成與同步，以便選擇合適的網(wǎng)絡來傳輸這些AVO數(shù)據(jù)，并允許接收端的用戶在AV場景中對AVO進行交互操作。 　　為了達到低比特率下的多媒體通信和多工業(yè)的多媒體通信的綜合這兩個目標，MPEG4標準的構成也有所更新。 在Windows下開發(fā)圖像顯示、圖像處理軟件的時候，第一步要面對的就是圖像解碼。目前免費的圖像解碼代碼不少，單獨的包括：（1）Independent JPEG Group（獨立JPEG小組）發(fā)布的專門解JPEG格式的源代碼； （2）LIBPNG組織提供的專門解PNG格式的源代碼； （3）LIBTIFF組織提供的專門解TIFF格式的源代碼； （4）GIFLIB組織提供的專門解GIF格式的源代碼。在使用Windows本身提供的IPicture接口中，微軟的公開文檔只承認可以解BMP、DIB、WMF、ICO。而在安裝Windows系統(tǒng)的時候后，Windows下GIF、PNG、JPG文件都被關聯(lián)到了IE瀏覽器，這些圖像都經(jīng)常在網(wǎng)頁中出現(xiàn)，所以IE應該支持這些圖片格式，這里IE所提供的接口服務就是IImgCtx接口，這個接口可以解碼所有能夠在IE中顯示的圖例如格式JPG、PNG、GIF、BMP、WMF、ICO等，有時也能解TIFF，后面要詳細說明關于TIFF圖片的解碼問題。這里我們可以實現(xiàn)并封裝IimgCtx接口就可以達到解碼的目的，而我們也可以自主解碼，在本軟件中就用到一些自主解碼比如BMP文件的解碼。下面以BMP文件為例說明BMP文件的解碼：256色的BMP文件分為 BMP文件頭，BMP信息頭，彩色表和位圖信息矩陣4部分，BMP文件頭結構。代碼結構如下：struct BITMAPFILEHEADER_{short type。//文件類型，一定是‘BM’int bfSize。//文件大小，字節(jié)單位short re1,re2。//保留位int Offbits。//位圖矩陣偏移量，是相對于文件開頭的偏移量，字節(jié)單位}。接下來是BMP信息頭struct BITMAPINFO_{long size。//位圖大小，不一定有效的。long width,height。//位圖寬度和位圖高度，象素單位short planes,bitCount。//平面數(shù)，一定為1；色彩深度，可以是1，4，8，16，分別表示單色，16色，256色和16位色。long p,sizeImg。//壓縮方式，0表示無壓縮，1表示RLE壓縮，2表示每個象素4比特的RLE壓縮。long xpels,ypels。//水平分辨率和垂直分辨率，象素/米 表示long used,important。//所實際使用的顏色表中的顏色數(shù)，不一定有效；重要的顏色數(shù)，也不一定有效}。彩色表項的結構是struct COLOR_{unsigned char blue。//藍色亮度unsigned char green。//綠色亮度unsigned char red。//紅色亮度unsigned char re。//保留}RLE是（Run Length Encoded 游程長度編碼）壓縮這里只處理256色無壓縮的BMP文件。下面是BCB中讀取BMP文件并在畫布中顯示出來的代碼。include pragma hdrstopincludeinclude includepragma pack(1)struct BITMAPFILEHEADER_{short type。int bfSize。short re1,re2。int Offbits。}。以上就是程序對BMP文件的解碼。其他文件需要文件格式的詳細說明，祥見代碼文檔。關于一些編程環(huán)境的解碼，如表31所示。表31編程環(huán)境的解碼語言說明實現(xiàn)DELPHI是語言也為環(huán)境IMAGE控件本身支持BMP、DIB、WMF、ICO、JPG解碼，而且由Anders Filip 和Reinier完成了GIF的解碼?？臻gPNGIMAGE可以完成PNG文件的解碼。VC只是環(huán)境和LIBVC中可使用微軟提供的IPicture接口來顯示圖像。由于MFC的CPictureHolder類是這個接口的一個封裝，而且自帶了從圖像句柄讀入圖形的功能。BCBVCL的WARAPPERVCL的WARAPPERJAVA只是語言本身IMAGEICON可實現(xiàn)系統(tǒng)的需求關于TIFF的特殊解碼：IE幾乎支持所有常見圖像格式，包括JPEG、PNG、GIF等，但是在IE的“打開文件”對話框中，唯獨不見TIFF。我用libtiff組織提供的TIFF圖像例子，測試本文提供的圖像瀏覽器實例，結果發(fā)現(xiàn)在98/Me/XP下，一個TIFF文件也打不開；在Windows 2000下，能夠打開差不多一半，另一半打不開。在Windows 2000下，在VC 6中按Debug模式編譯、運行ImageViewer，打開TIFF文件，退出，在Output窗口中可以看到下列行：Loaded 39。C:\WINNT\system32\39。, no matching symbolic information found.Loaded 39。C:\WINNT\system32\39。, no matching symbolic information found.Loaded 39。C:\WINNT\system32\39。, no matching symbolic information found.Loaded 39。C:\WINNT\system32\39。, no matching symbolic information found.Loaded 39。C:\WINNT\system32\39。, no matching symbolic information found.而在Windows XP下，只能看到第一行，沒有后續(xù)的行。在Windows 2000中，運行regedit，可以看到它提供“TIFFilter Class”，CLSID為 {EBD0F6B64AED11D19CDB00805F0C62F5} 。再繼續(xù)在regedit32中搜索這個CLSID，可以在 HKEY_CLASSES_ROOT\MIME\Database\Content Type\image/tiff 項中，看到 Image Filter CLSID 為這個值。在這個項的前面，還有 image/png、image/jpeg 等項，它們都有 Image Filter CLSID 這個鍵。從MSDN提供的文檔可以知道，HKEY_CLASSES_ROOT\MIME\Database\ Content Type 項下列出的是IE能夠識別的所有MIME type，MIME type一般從web server返回的HTML包頭提取。從 Image Filter CLSID 這個鍵的名稱來看，這個CLSID記錄的應該就是圖像解碼器的CLSID。在Windows 98/Me/XP下運行regedit32，查找到HKEY_CLASSES _ROOT\MIME\Database\Content Type\image/tiff項，在它下面并沒有 Image Filter CLSID 這個鍵。而在 imag