多媒體技術(shù)基礎(chǔ)第3版第12章mpeg視像(參考版)
2024-10-03 10:25本頁面
【正文】 例如 ? 對于快速運動的圖像，幀內(nèi)圖像 I的頻率可以選擇高一些，雙向預測圖像 B的數(shù)目可以選擇少一些 ? 對于慢速運動的圖像，幀內(nèi)圖像 I的頻率可以低一些，而雙向預測圖像 B的數(shù)目可以選擇多一些，這樣可保證視像的質(zhì)量。具體計算方法與預測圖像 P的算法類似 ? 雙向預測圖像 B不傳播編碼誤差 ? 三種圖像壓縮性能比較 ? 幀內(nèi)圖像 I、預測圖像 P和雙向預測圖像 B經(jīng)過壓縮后的大小見表 122 ? 從表中可以看到，幀內(nèi)圖像 I的數(shù)據(jù)量最大，而雙向預測幀圖像 B的數(shù)據(jù)量最小 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 30/46 MPEG1視像 (續(xù) 19) 圖 1210 雙向預測圖像 B的壓縮編碼算法框圖 [3] 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 31/46 MPEG1視像 (續(xù) 20) ? 幀圖像的編排順序 ? MPEG1編碼器允許選擇 ? 幀內(nèi)圖像 I出現(xiàn)的頻率和位置。對采樣得到的 Y， Cr和 Cb分量值，仿照 JPEG壓縮算法對差值進行編碼 ? 對計算出的移動矢量進行 DCT變換和霍夫曼編碼 ? (3)求解移動矢量的方法 ? 在求兩個宏塊差值之前，需要找出預測編碼圖像中的編碼宏塊相對于參考圖像中的參考宏塊所移動的距離和方向，即移動矢量 ? 求解移動矢量的方法見圖 126 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 20/46 MPEG1視像 (續(xù) 9) D C T + 量化 + RLE ， ?最佳匹配移動矢量求差值編碼圖像參考圖像6448RJMPIM霍夫曼編碼0100110YCrCb( , )xyd d d圖 125 預測圖像 P的壓縮編碼算法框圖 [3] 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 21/46 MPEG1視像 (續(xù) 10) 時 刻 圖 像1kt ?宏 塊被 搜 索 宏 塊xy t時 刻 圖 像kt參 考 圖 像預 測 編 碼 圖 像搜 索 窗 口最 佳匹 配 宏 塊移 動 矢 量 ,)( xy ddd( , )g x y ( , )g x y( , )f x yvMhMhM vM： 水 平 方 向 的 移 動 矢 量： 垂 直 方 向 的 移 動 矢 量( a )( b )? ?? ?? ?圖 126 移動矢量的算法框圖 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 22/46 MPEG1視像 (續(xù) 11) ? 最佳匹配：編碼宏塊 MPI(如 f(x, y))是參考宏塊 MRJ(如 g(x, y))的最佳匹配是指這兩個宏塊之間的差值最小 ? 以絕對值 (absolute difference， AE)最小作為匹配判據(jù) 1 5 1 500( , ) ( , ) ( 1 6 )xyijA E f i j g i d j d i j??? ? ? ? ? ??? ，JI2221IJ [ ( , ) ( , ) ] ( 1 6 )xyijM S E f i j g i d j d i j? ??? ? ? ? ? ??? ，? 有些學者提出了以均方誤差 (meansquare error， MSE)最小作為匹配判據(jù) ? 也有些學者提出以平均絕對幀差 (mean of the absolute frame difference， MAD)最小作為匹配判據(jù) JI221IJ ( , ) ( , ) ( 1 6 )xyijM A D f i j g i d j d i j???? ? ? ? ? ??? ，其中， dx和 dy分別是參考宏塊 MRJ的移動矢量 d(dx, dy) 在 x和 y方向上的移動矢量 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 23/46 MPEG1視像 (續(xù) 12) ? (4)搜索算法 ? 為減少搜索次數(shù)，現(xiàn)在已開發(fā)出許多簡化算法用來尋找最佳宏塊，下面介紹其中三種 ? 二維對數(shù)搜索法 (2Dlogarithmic search) ? 匹配判據(jù)： MSE為最小 ? 搜索策略：沿著最小失真方向搜索 ? 搜索方法：見圖 127 ? 在搜索時，每移動一次就檢查 5個搜索點 ? 如果最小失真在中央或在邊界，就減少搜索點之間的距離 ? 在這個例子中，步驟 1， 2， … ， 5得到的近似移動矢量d為 (i， j2)、 (i， j4)、 (i+2， j4)、 (i+2， j5)和 (i+2， j6)，最后得到的移動矢量為 d(i+2， j6) 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 24/46 MPEG1視像 (續(xù) 13) 圖 127 二維對數(shù)搜索法 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 25/46 MPEG1視像 (續(xù) 14) ? 三步搜索法 (threestep search) ? 這種搜索法與二維對數(shù)搜索法很接近 ? 在開始搜索時，搜索點離中心點 (i， j)很遠 ? 第一步，測試 8個搜索點，見圖 128。這是 MPEG1技術(shù)能夠獲得的壓縮比 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 10/46 視像數(shù)據(jù)的速率 (續(xù) 4) ? DVD視像的壓縮比 ? DVD盤要求的壓縮比 ? DVDVideo存儲器的數(shù)據(jù)傳輸率可達到 Mb/s以上，一張 GB的單面單層 DVD盤要存放 133分鐘的電視節(jié)目，按照視像數(shù)據(jù)的平均數(shù)據(jù)傳輸率為 Mb/s來計算， 壓縮比就要求達到 166/ ≈ 40:1 ? NTSC和 PAL的數(shù)據(jù)傳輸率 ? 如果視像的子采樣使用 4:2:0格式，每個樣本的精度為 8位，視像數(shù)據(jù)傳輸率就減小到 124 Mb/s，即 ? 720 480 30 8 ≈ 124 Mb/s (NTSC) ? 720 576 25 8 ≈ 124 Mb/s (PAL) ? DVD視像的壓縮比 ? 使用 DVDVideo來存儲 720 480 30或 720 576 25的數(shù)字視像所需要的 壓縮比為 124/ ≈ 30:1 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 11/46 MPEG1視像 ? 視像數(shù)據(jù)的壓縮算法 ? MPEG1視像 (MPEG1 Video)[4][5][6]壓縮視像數(shù)據(jù)的基本方法可以歸納成兩個要點 ? 在空間方向上，采用與 JPEG類似的算法來去掉空間冗余數(shù)據(jù) ? 在時間方向上，采用移動補償 (motion pensation)算法來去掉時間冗余數(shù)據(jù) ? MPEG專家組為此開發(fā)了兩項重要技術(shù) ? 定義了視像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu) ? 定義了三種類型的圖像 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 12/46 MPEG1視像 (續(xù) 1) ? 視像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 把視像片段看成由一系列靜態(tài)圖像 (picture)組成的視像序列 (sequence) ? 把視像序列分成許多像組 (group of picture， GOP) ? 把像組
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