【文章內容簡介】 離散余弦正變換 DCTu（ 3） 量化u（ 4） DCT系數 Z形掃描u（ 5） DC系數編碼u（ 6） AC系數編碼n JPEG壓縮編碼的擴展系統(tǒng)48靜態(tài)圖像壓縮編碼的國際 標準 JPEGn JPEG是國際上彩色、灰度、靜止圖像的第一個國際標準。用來在低分辨率到高分辨率的較寬范圍內支持較高的圖像分辨率和量化精度。它不僅適用于黑白、彩色照片和印刷圖片等靜止圖像的壓縮，而且擴大到了彩色傳真、電話會議、新聞圖片的傳送上，以及電視圖像序列的幀內圖像的壓縮編碼也常采用 JPEG壓縮標準。49靜態(tài)圖像壓縮編碼的國際標準 JPEGn 變換編碼的基本思路：u 1．編碼時略去某些能量很小的高頻分量以降低碼率。u 2．變換編碼還可以根據人眼對不同頻率分量的敏感程度而對不同系數采用不同的量化臺階，以進一步提高壓縮比。n JPEG開發(fā)的壓縮編碼算法有三種工作方式：u 1．基本系統(tǒng)（單次掃描）。u 2．擴展系統(tǒng)（常采用累進編碼或分層編碼方式）。u 3．無損壓縮編碼。 50JPEG 壓縮編碼的基本系 統(tǒng)n 下面我們討論一個基于離散余弦正變換 DCT的有失真 JPEG編解碼的工作原理，圖 37是基于DCT的 JPEG編碼的過程框圖。 511. 數據塊準備u 塊準備將一幀（幅）圖像分成 88 的數據塊。對于彩色圖像，可以看作多分量（ Y亮度信號分量和 U和 V色度信號分量）進行壓縮處理。u 假設圖像的大小為 480行，每一行有 640個像素 。 并假設按 4∶l∶l 取樣格式，即四個亮度分量，一個色差分量 U，一個色差分量 V，則亮度分量就是一個 640480 的數值矩陣，色差分量是一個 320240 的數值矩陣。u 塊準備必須劃分出 4800個（ 640480247。8 ）亮度塊和兩份 1200個（ 320240247。8 ）色差塊，共計 7200個數據塊。同時將原始圖象的無符號整數變?yōu)橛蟹栒麛?22. 離散余弦正變換 DCTu2. 離散余弦正變換 DCTu DCT變換是一種正交變化，主要是把時域變換為頻域，變換本身并不進行數據壓縮。它只是把信號映射到另一個域上，使信號在變換域里容易進行壓縮，變換后的樣值更加獨立和有序533. 量化u 量化是一種不可逆的、有失真的過程，在基于 DCT的編碼器中，量化是引起信息丟失的主要原因。u 對 DCT系數進行量化有兩個作用：u ① 降低系數的幅值 。u ② 增加系數中值為 0的項數 。544. DCT 系數 Z形掃描圖 310 Z形掃描順序 其一維數組元素的位置順序如圖 310。 ZZ（ 0）＝ C（ 0， 0）， ZZ（ 1）＝ C（ 0， l）， ZZ（ 2）＝ C（ l， 0）， … ， ZZ（ 63）＝ C（ 7， 7）。編碼順序依據 ZZ的序號。 0 1 5 6 14 15 27 28 2 4 7 13 16 26 29 42 3 8 12 17 25 30 41 43 9 11 18 24 31 40 44 53 10 19 23 32 39 45 52 54 20 22 33 38 46 51 55 60 21 34 37 47 50 56 59 61 35 36 48 49 57 58 62 63555. DC 系數編碼u 對相鄰塊之間的 DC系數的差值 DIFF＝ Di－ Di－ 1進行編碼。u Blocki－ 1 Blocki圖 311 DC系數的差值 DIFF＝ Di－ Di－ 1DiDi－ 1┅┅┅┅566. AC 系數的編碼 n Z形掃描將二維量化系數矩陣轉換成一維數組ZZ中的 “ 零游程 /非零值 ” 。u 若最后一個 “ 零游程 /非零值 ” 中只有零游程（ ZRL），則直接傳塊結束碼字 “EOB” 結束本塊。57JPEG 壓縮編碼的基本系統(tǒng)n 對于中等復雜程度的彩色圖像，其壓縮比與恢復圖像的質量大致如表 310所示。 表 310壓縮效果與恢復圖像質量的關系 58JPEG 壓縮編碼的基本系統(tǒng)n 順序編碼運行方式59JPEG 壓縮編碼的擴展系統(tǒng)n 1. 基于 DCT的累進編碼運行方式累進編碼方式要掃描多次。60JPEG 壓縮編碼的擴展系統(tǒng)n 2. 分層編碼運行方式u 水平方向和垂直方向分辨率以 2的倍數因子下降（降低原始圖像的空間分辨率），導出若干低分辨率的原圖像，分層后再采用 JPEG的壓縮編碼方法進行編碼，隨后以上重復步驟，直到圖像達到完整的分辨率編碼為止。61JPEG 壓縮編碼的擴展系統(tǒng)n 3. 無損壓縮預測編碼運行方式源圖像數據表說明預測器 熵編碼器壓縮后圖像數據62無損壓縮預測編碼 運行方式 DPCM編碼簡單，易于用硬件實現。由于是無失真編碼，解碼后的圖像質量很高。 Px63運動圖像壓縮編碼的國際 標準 —MPEGn 運動圖像壓縮編碼 —MPEG 概況n MPEG 標準簡介n 幀間編碼技術n 運動補償技術n MPEG視頻壓縮 數據流結構n MPEG音頻64運動圖像壓縮編碼的國際 標準 ——MPEGn MPEG專家組 工作將整個過程分為三步：u ① 要求u 提出要求有雙重的目的：目標 , 競爭的原則 。u ② 竟爭u 提出了 14個不同的方案 。u ③ 集中u 測試和評價，并綜合出一個最佳方案。65MPEG 標準簡介n 1. MPEG—1 標準u MPEG—1 的標準名稱為 “ 動態(tài)圖像和伴音的編碼 ”— 用于速率小于每秒約。u MPEG—1 的最大壓縮比可達約 1∶200 。u MPEG—1 標準有 3個部分組成：u MPEG—1 視頻（ Video）u MPEG—1 音頻（ Audio）u MPEG—1 系統(tǒng)（ System）661. MPEG—1 標準n 設計目標是把每秒 30幀、亮度信號的分辨率為 360240 ，色度信號分辨率為 180120，傳送壓縮成數據率為 像。n MPEG—1 電視圖像的壓縮算法采用兩種基本壓縮技術：u ① 為減少時間冗余度，采用 1616 個像素組成的圖像塊的運動補償技術。u ② 為了減少空間冗余度，采用 88 圖像化的 DCT變換技術。671. MPEG—1 標準n 聲音壓縮編碼技術支持高壓縮的音頻數據流，其采樣率為 48， 22KHz，量化精度為16位的聲音壓縮。n 支持兩個聲道，可設置成單聲道（ mono）、雙聲道（ dual）或立體聲（ stereo）。采用MPEG—1 算法可以把位速率降到 Mbps。n MPEG—1 系統(tǒng)采用多路復合技術，把數字電視圖像和聲音復合成單一數據位流， MPEG—1 的數據位流分成內外兩層，外層為系統(tǒng)層，內層為壓縮層 。68 2. MPEG—2 標準n MPEG—2 標準稱為 “ 活動圖像及有關聲音信息的通用編碼 ” 標準。n 設計目標是把以 10Mbps速度傳送每秒 30幀、分辨率為 720572 高分辨率的廣播級視頻圖像，壓縮后的傳送數據率為 3～ 15Mbps。n MPEG—2 標準是 HDTV、 DVD以及新型數字式交互有線網所采用的數字視頻壓縮標準。n MPEG—2 標準是 MPEG—1 標準的擴充、豐富和完善，并與 MPEG—1 標準相兼容。692. MPEG—2 標準 MPEG—2 標準主要分為四部分：u 第一部分：系統(tǒng)。 第二部分：視頻。u 第三部分：音頻。