【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法應(yīng)該對(duì)視頻和音頻聯(lián)合考慮,。MPEG視頻壓縮算法采用兩個(gè)基本技術(shù):運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償即預(yù)測(cè)編碼和插補(bǔ)技術(shù),變換域(DCT)壓縮技術(shù)。在MPEG中,DCT不僅用于幀內(nèi)壓縮,對(duì)于幀間預(yù)測(cè)誤差再作DCT變換,可減少空域冗余,以達(dá)到進(jìn)一步壓縮的目的。對(duì)于運(yùn)動(dòng)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(lèi)。其中I幀圖像僅作幀內(nèi)壓縮編碼,P幀圖像僅作正向幀間預(yù)測(cè),而B(niǎo)幀圖像用作雙向幀間預(yù)測(cè)。用MPEG—1標(biāo)準(zhǔn)平均壓縮比為50∶1。 編碼技術(shù)的發(fā)展方向?qū)崟r(shí)圖像編碼壓縮技術(shù)的發(fā)展圖像編碼技術(shù)從50年代初開(kāi)始,在以后的30年中提出了許多壓縮編碼方法,但由于受當(dāng)時(shí)客觀(guān)條件的制約,大多數(shù)方法只是作理論探討或在計(jì)算機(jī)上做模擬實(shí)驗(yàn),應(yīng)用領(lǐng)域主要是非實(shí)時(shí)場(chǎng)合,或用于數(shù)據(jù)量小、對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合(如語(yǔ)音編碼)。而由于數(shù)字圖像信息量龐大,實(shí)時(shí)處理要求速度甚高,真正能進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像壓縮編碼應(yīng)用的很少見(jiàn)。近十多年來(lái),由于微電子技術(shù)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(zhǎng),運(yùn)行速度(指時(shí)鐘頻率)更快,成本迅速下降,而功能越來(lái)越強(qiáng)大,已出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)用于實(shí)時(shí)圖像處理的數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor,簡(jiǎn)稱(chēng)DSP)和視頻信號(hào)處理器(Video Signal Processor,簡(jiǎn)稱(chēng)VSP)。這些因素都極大地促進(jìn)了實(shí)時(shí)圖像壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 解碼技術(shù)及本系統(tǒng)實(shí)例 關(guān)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(xiàn)，以下簡(jiǎn)單介紹MPEG的解碼和發(fā)展。MPEG1 　　MPEG1制定于1992年，是為工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，可適用于不同帶寬的設(shè)備，如CDROM、VideoCD、CDR等。，它用于在CD—ROM上存儲(chǔ)同步和彩色運(yùn)動(dòng)視頻信號(hào)，可以?xún)?yōu)化為中等分辨率，并在其優(yōu)化模式下，采用所謂的SIF標(biāo)準(zhǔn)交換格式(對(duì)于NTSC制式為352X240，對(duì)于PAL制式為352X288)的圖像進(jìn)行壓縮，每秒能夠播放30幀，具有CD(指激光唱盤(pán))音質(zhì)，質(zhì)量級(jí)別基本與VHS相當(dāng)。 　　MPEG1的編碼速率最高可達(dá)45Mbits/sec，但隨著速率的提高，其解碼后的圖像質(zhì)量有所降低。MPEG1對(duì)色差分量采用4∶1∶1的二次采樣率，旨在達(dá)到VRC質(zhì)量，其視頻壓縮率為26∶1。 　　MPEG1現(xiàn)已成為常規(guī)視頻標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)子集，該子集稱(chēng)為CPB流。同時(shí)它也被用于數(shù)字電話(huà)網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸，如非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)路(ADSL)，視頻點(diǎn)播(VOD)，以及教育網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)制定于1994年，設(shè)計(jì)目標(biāo)是高級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率，它追求的是CCIR601建議的圖像質(zhì)量DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps～10Mbps的運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)[7]。 　　該標(biāo)準(zhǔn)最初的目的是在與MPEG1兼容的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低碼率和多聲道擴(kuò)展，后來(lái)為了適應(yīng)演播電視的要求開(kāi)始致力于定義一個(gè)可以獲得更高質(zhì)量的多聲道音頻標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不和MPEG1兼容，定名為MPEG2 AAC（Advanced Audio Coding）。 　　AAC標(biāo)準(zhǔn)完成于1997年，經(jīng)BBC（.）和NHK（Japan）使用、測(cè)試表明已達(dá)到最優(yōu)化ITU—R601推薦的分辨率，并且對(duì)于低比特率的多聲道編碼能提供相當(dāng)高的聲音質(zhì)量。由于它不向后兼容，故具有更高的壓縮效果。 　　據(jù)測(cè)試它以320Kbps傳送的音頻信號(hào)比MPEG2以640Kbps傳送的音質(zhì)還略好些。AAC標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展標(biāo)志著標(biāo)準(zhǔn)化工作向著模塊化方向演變的趨勢(shì)。MPEG2所能提供的傳輸率在310Mbits/sec間，在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720X486，MPEG2也可提供并能夠提供廣播級(jí)的視像和CD級(jí)的音質(zhì)。MPEG2的音頻編碼可提供左右中及兩個(gè)環(huán)繞聲道,以及一個(gè)加重低音聲道，和多達(dá)7個(gè)伴音聲道(DVD可有8種語(yǔ)言配音的原因)。由于MPEG2在設(shè)計(jì)時(shí)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?yàn)镸PEG2可以提供一個(gè)較廣的范圍改變壓縮比，以適應(yīng)不同畫(huà)面質(zhì)量、存儲(chǔ)容量以及帶寬的要求，所以除了做為VCD和DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，MPEG2還可用于為廣播、有線(xiàn)電視網(wǎng)、電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻。 　　但是對(duì)于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于現(xiàn)在電視機(jī)分辨率的限制，MPEG2所帶來(lái)的高清晰度畫(huà)面質(zhì)量(如DVD畫(huà)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(kāi)發(fā)的編碼和壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它要求傳輸速率在20Mbits/sev40Mbits/sec間，但這將使畫(huà)面有輕度扭曲。不過(guò)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(shè)計(jì)的MPEG3，還沒(méi)出世就被扼殺在搖籃中了。 當(dāng)前主要使用的是MPEG2標(biāo)準(zhǔn)和MPEG4標(biāo)準(zhǔn)，其中MPEG4標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于視頻電話(huà)(VideoPhone)，視頻郵件(VideoEmail)和電子新聞(ElectronicNews)等。與MPEG1和MPEG2相比，它對(duì)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(guò)幀重建技術(shù)來(lái)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(zhì)量。 　　MPEG4的一個(gè)特點(diǎn)是更適于交互AV服務(wù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控，這是第一個(gè)使用戶(hù)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)(不再只是觀(guān)看，允許用戶(hù)加入其中，即有交互性)的動(dòng)態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)。它的另一個(gè)特點(diǎn)是其綜合性，從根源上說(shuō)，MPEG4試圖將視覺(jué)效果意義上的自然物體與人造物體相溶合，所以它的設(shè)計(jì)目標(biāo)還有更廣的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。與前兩者不同，MPEG4不僅是針對(duì)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(gè)沒(méi)有背景的說(shuō)話(huà)的人，也可能是這個(gè)人的語(yǔ)音或一段背景音樂(lè)等。它具有高效編碼、高效存儲(chǔ)與傳播及可交互操作的特性。在MPEG4中AVO有著重要的地位，因?yàn)镸PEG4采用AVO來(lái)表示聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)或者視聽(tīng)組合內(nèi)容，允許組合已有的AVO來(lái)生成復(fù)合的AVO，由此生成AV場(chǎng)景，并采用SNHC的方法來(lái)組織這些AVO。對(duì)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(luò)來(lái)傳輸這些AVO數(shù)據(jù)，并允許接收端的用戶(hù)在AV場(chǎng)景中對(duì)AVO進(jìn)行交互操作。 　　為了達(dá)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(gè)目標(biāo)，MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成也有所更新。 在Windows下開(kāi)發(fā)圖像顯示、圖像處理軟件的時(shí)候，第一步要面對(duì)的就是圖像解碼。目前免費(fèi)的圖像解碼代碼不少，單獨(dú)的包括：（1）Independent JPEG Group（獨(dú)立JPEG小組）發(fā)布的專(zhuān)門(mén)解JPEG格式的源代碼； （2）LIBPNG組織提供的專(zhuān)門(mén)解PNG格式的源代碼； （3）LIBTIFF組織提供的專(zhuān)門(mén)解TIFF格式的源代碼； （4）GIFLIB組織提供的專(zhuān)門(mén)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(kāi)文檔只承認(rèn)可以解BMP、DIB、WMF、ICO。而在安裝Windows系統(tǒng)的時(shí)候后，Windows下GIF、PNG、JPG文件都被關(guān)聯(lián)到了IE瀏覽器，這些圖像都經(jīng)常在網(wǎng)頁(yè)中出現(xiàn)，所以IE應(yīng)該支持這些圖片格式，這里IE所提供的接口服務(wù)就是IImgCtx接口，這個(gè)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(shí)也能解TIFF，后面要詳細(xì)說(shuō)明關(guān)于TIFF圖片的解碼問(wèn)題。這里我們可以實(shí)現(xiàn)并封裝IimgCtx接口就可以達(dá)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(shuō)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(jié)構(gòu)。代碼結(jié)構(gòu)如下：struct BITMAPFILEHEADER_{short type。//文件類(lèi)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(duì)于文件開(kāi)頭的偏移量，字節(jié)單位}。接下來(lái)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(wú)壓縮，1表示RLE壓縮，2表示每個(gè)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(shí)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(xiàng)的結(jié)構(gòu)是struct COLOR_{unsigned char blue。//藍(lán)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(zhǎng)度編碼）壓縮這里只處理256色無(wú)壓縮的BMP文件。下面是BCB中讀取BMP文件并在畫(huà)布中顯示出來(lái)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?qū)MP文件的解碼。其他文件需要文件格式的詳細(xì)說(shuō)明，祥見(jiàn)代碼文檔。關(guān)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(yǔ)言說(shuō)明實(shí)現(xiàn)DELPHI是語(yǔ)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(lái)顯示圖像。由于MFC的CPictureHolder類(lèi)是這個(gè)接口的一個(gè)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(yǔ)言本身IMAGEICON可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的需求關(guān)于TIFF的特殊解碼：IE幾乎支持所有常見(jiàn)圖像格式，包括JPEG、PNG、GIF等，但是在IE的“打開(kāi)文件”對(duì)話(huà)框中，唯獨(dú)不見(jiàn)TIFF。我用libtiff組織提供的TIFF圖像例子，測(cè)試本文提供的圖像瀏覽器實(shí)例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在98/Me/XP下，一個(gè)TIFF文件也打不開(kāi)；在Windows 2000下，能夠打開(kāi)差不多一半，另一半打不開(kāi)。在Windows 2000下，在VC 6中按Debug模式編譯、運(yùn)行ImageViewer，打開(kāi)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(méi)有后續(xù)的行。在Windows 2000中，運(yùn)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(gè)CLSID，可以在 HKEY_CLASSES_ROOT\MIME\Database\Content Type\image/tiff 項(xiàng)中，看到 Image Filter CLSID 為這個(gè)值。在這個(gè)項(xiàng)的前面，還有 image/png、image/jpeg 等項(xiàng)，它們都有 Image Filter CLSID 這個(gè)鍵。從MSDN提供的文檔可以知道，HKEY_CLASSES_ROOT\MIME\Database\ Content Type 項(xiàng)下列出的是IE能夠識(shí)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(gè)鍵的名稱(chēng)來(lái)看，這個(gè)CLSID記錄的應(yīng)該就是圖像解碼器的CLSID。在Windows 98/Me/XP下運(yùn)行regedit32，查找到HKEY_CLASSES _ROOT\MIME\Database\Content Type\image/tiff項(xiàng)，在它下面并沒(méi)有 Image Filter CLSID 這個(gè)鍵。而在 imag