【正文】 但是，以上所有的應(yīng)用都必須壓縮。為了降低碼率，獲得盡可能更好圖像質(zhì)量， 標(biāo)準(zhǔn)吸取了 MPEG－ 4 的長(zhǎng)處，具有更高的壓縮比、更好的信道適應(yīng)性，必將在數(shù)字視頻的通信和存儲(chǔ)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展?jié)摿Σ豢上蘖俊? 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹 衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 目前， MPEG專家組又推出了專門支持多媒體信息且基于內(nèi)容檢索的編碼方案 MPEG－ 7 及多媒體框架標(biāo)準(zhǔn) MPEG－ 21。 MPEG－ 4 標(biāo)準(zhǔn)將眾多的多媒體應(yīng)用集成于一 個(gè)完整的框架內(nèi)，旨在為多媒體通信及應(yīng)用環(huán)境提供標(biāo)準(zhǔn)的算法及工具，從而建立起一種能被多媒體傳輸、存儲(chǔ)、檢索等應(yīng)用普遍采用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，并根據(jù)不同的應(yīng)用需求，現(xiàn)場(chǎng)配置解碼器，開(kāi)放的編碼系統(tǒng)也可隨時(shí)加入新的有效的算法模塊。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 2. 0 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 隨后， MPEG 專家組于 1999 年 2 月正式公布了 MPEG－ 4（ ISO/IEC14496） 版本。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 2. 0 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 幾年后，隨著視頻領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)，有線電視，數(shù)字音頻廣播，家庭影院，高清晰電視等多媒體業(yè)務(wù)，因而出現(xiàn)了幾乎囊括視頻各個(gè)領(lǐng)域的 MPEG2 標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的推出擴(kuò)大了可視技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)了個(gè)人多媒體通信的發(fā)展。然而 標(biāo)準(zhǔn)只適合在 ISDN 等高速網(wǎng)絡(luò)上傳輸，不能再公共電話網(wǎng)上傳輸。 JPEG 專家組主要致力于靜態(tài)圖像的幀內(nèi)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn) ISO/IEC10918 的制定； MPEG 專家組主要致力于運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教 師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 按圖像傳遞的景物特性可分為分形編碼、基于內(nèi)容的編碼方法等。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 按信源的統(tǒng)計(jì)特性可分為預(yù)測(cè)編碼、變換編碼、矢量量化編碼、子帶－小波編碼、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼方法等。因此，壓縮編碼的發(fā)展歷程實(shí)際上是以香農(nóng)信息論為出發(fā)點(diǎn)，一個(gè)不斷完善的過(guò)程?？梢?jiàn)數(shù)字視頻能夠走到今天的地步，數(shù)字視頻壓縮編碼可謂功不可沒(méi)。在第三個(gè)階段中個(gè)人計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了成熟的多媒體時(shí)代。壓縮使得將視頻數(shù)據(jù) 的占用的空間 比以前少了許多，讓視頻數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)到硬盤上 變得 更加 便捷 。 為了能夠交換由計(jì)算機(jī)獲得的視頻數(shù)據(jù)，就需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范這些數(shù)據(jù)從而使任何計(jì)算機(jī)都可讀取這些數(shù)據(jù)，播放視頻文件。在此階段中取得的重大 突破是計(jì)算機(jī) 可以 捕獲活動(dòng)影像， 并保存到 計(jì)算機(jī)中， 日后 隨時(shí)可以從硬盤上播放視頻文件。 在 第二個(gè)階段，數(shù)字視頻在計(jì)算機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，成為主流 的計(jì)算機(jī)應(yīng)用 。 在第一 階段，臺(tái)式計(jì)算機(jī)上增加 了 簡(jiǎn)單的視頻功能， 可以簡(jiǎn)單的 利用電腦來(lái)處理活動(dòng)畫(huà)面， 但是計(jì)算機(jī) 設(shè)備 尚未 普及 到人們的日常生活之中 ， 所以這時(shí)的視頻功能 都是面向制作視頻制作領(lǐng)域的專業(yè)人員。在多媒體階段，計(jì)算機(jī)與視頻就產(chǎn)生了聯(lián)姻。 信息載體擴(kuò)展到文、圖、聲等多種類型， 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展歷程 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送 豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 信息技術(shù)對(duì)于硬件有很大的依賴性，計(jì)算機(jī)對(duì)信息的處理能力在很大程度上左右這諸多技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，所以 數(shù)字視頻的發(fā)展 與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是密切相關(guān)的。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 表 1 常見(jiàn)的視頻編碼方式及其應(yīng)用 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 編碼方式 應(yīng)用 CCIR601 MPEG1 MPEG2 MPEG4 在電視廣播中廣泛使用 使用在 VCD中 使用在 DVD和 SVCD中 是用于在線發(fā)布的視頻資料 使用在視頻電話和視頻會(huì)議中 使用在視頻電話和視頻會(huì)議中 也就是 MPEG4 第十部分，或者 AVC。然而，傳統(tǒng)所使用的衡量標(biāo)準(zhǔn)像是峰值信噪比（ PSNR）和人類視覺(jué)感知 相關(guān)度較低 。例如當(dāng) 視頻信息 的 應(yīng)用方式傾向于 儲(chǔ)存時(shí)，可以選擇運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮品質(zhì)較高的 壓縮編碼 方案； 而當(dāng) 視頻信息 應(yīng)用 方式 為 視頻 會(huì)議或是手機(jī) 視頻 通話 等情況的時(shí)候 ， 由于 即時(shí)（ realtime）通訊的 特性需求 或是 視頻信息傳輸途徑 有限的 情況下 ，可能會(huì)選擇運(yùn)算復(fù)雜度和壓縮品質(zhì)較低的 壓縮編碼方案 。壓縮后的 比特率 和失真程度皆為越低越好，兩者之間存在一個(gè)折衷（ tradeoff）關(guān)系，理想的編碼器旨在追求能夠提供 比特率 和失真程度間的最佳折衷關(guān)系。 在運(yùn)算復(fù)雜度這一方面看來(lái) ，理想的編碼器 的 運(yùn)算復(fù)雜度 是 越低越好。如果丟棄的數(shù)據(jù)太多 ,產(chǎn)生的影響就顯而易見(jiàn)了 ， 過(guò)分壓縮的視頻會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重失真以致無(wú)法辨認(rèn) 。但過(guò)分壓縮也不是件好事。還有冗余圖像的問(wèn)題 ， 如果在一個(gè) 持續(xù)數(shù)幀 的視頻中每幀圖像中都有位于同一位置的同一 物體 ,則沒(méi)有 必要在每幀圖像中都保存這把椅子的數(shù)據(jù) ， 壓縮視頻的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是去掉我們感覺(jué)不到的那些東西的數(shù)據(jù)。例如 ,有數(shù)十億種顏色 ,但是我們只能辨別大約 1024 種。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 視頻經(jīng)過(guò)壓縮后 ,存儲(chǔ) 和傳輸 時(shí)會(huì)更方便。量化后得到的量化系數(shù)會(huì)再透過(guò)熵編碼，去除統(tǒng)計(jì)上的冗余 信息 。得到預(yù)測(cè)信號(hào)后，編碼器會(huì)將當(dāng)前信號(hào)與預(yù)測(cè)信號(hào)相減得到殘余信號(hào)（ residual signal），并只對(duì)殘余信號(hào)進(jìn)行編碼，如此一來(lái)，可以去除一部份時(shí)間上或是空間上的冗余 信息 。一組成對(duì)的編碼器與解碼器通常被合稱為編解碼器（ CODEC， enCOder/DECoder）。編碼器將原始的 視頻信息 轉(zhuǎn)換成壓縮后的形式，以便進(jìn)行傳輸與儲(chǔ)存。例如，壓縮一段三分鐘的視頻片斷可能需要 10多分鐘的時(shí)間，而該片斷實(shí)時(shí)回放時(shí)間只有三分鐘。不對(duì)稱或非對(duì)稱意味著壓縮時(shí)需要花費(fèi)大量的處理能力和時(shí)間，而解壓縮時(shí)則能較好地實(shí)時(shí)回放，也即以不同的速度進(jìn)行壓縮和解壓縮。對(duì)稱意味著壓縮和解壓縮占用相同的計(jì)算處理能力和時(shí)間，對(duì)稱算法適合于實(shí)時(shí) 壓縮和傳送視頻，如視頻會(huì)議應(yīng)用就以采用對(duì)稱的壓縮編碼算法為好。幀差值（ Frame differencing）算法是一種典型的時(shí)間壓縮法，它通過(guò)比較本幀與相鄰幀之間的差異，僅記錄本幀與其相鄰幀的差值，這樣可以大大減少數(shù)據(jù)量。幀間壓縮也稱為時(shí)間壓縮（ Temporal pression），它通過(guò)比較時(shí)間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。 多 媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 幀間（ Interframe）壓縮是基于許多視頻或動(dòng)畫(huà)的連續(xù)前后兩幀具有很大的相關(guān)性，或者說(shuō)前后兩幀信息變化很小的特點(diǎn)。幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法，由于幀內(nèi)壓縮時(shí)各個(gè)幀之間沒(méi)有相互關(guān)系，所以壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進(jìn)行編輯。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 2. 0 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 （ 2） 幀內(nèi)和幀間壓縮 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名 ： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 幀內(nèi)（ Intraframe）壓縮也稱為空間壓縮（ Spatial pression）。丟失的數(shù)據(jù)率與壓縮比有關(guān) ,壓縮比越小，丟失的數(shù)據(jù)越多 ,解壓縮后的效果一般越差。在壓縮的過(guò)程中要丟失一些人眼和人耳所不敏感的圖像或音頻信息 ,而且丟失的信息不可恢復(fù)。多數(shù)的無(wú)損壓縮都采用 RLE行程編碼算法。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 在視頻壓縮中常需用到以下的一些基本概 念： 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 （ 1） 有損和無(wú)損壓縮 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底 墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 在視頻壓縮中有損（ Lossy ）和無(wú)損（ Lossless）的概念與靜態(tài)圖像中基本類似。視頻壓縮比一般指壓縮后的數(shù)據(jù)量與壓 縮前的數(shù)據(jù)量之比。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 （ 4）感知上的冗余信息（ perceptual redundancy）：感知上的冗余信息是指在人在觀看視頻時(shí)，肉眼無(wú)法察覺(jué)到的信息。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤 橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌擂彭島癟國(guó)在窖菊被撅剃烤腹勾線家男蹦疲 （ 2）空間上的冗余信息（ spatial redundancy）：在同一幀之中，相鄰的像素之間通常有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，這樣的關(guān)聯(lián)性即為空間上的冗余信息。 多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）多媒體通信的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)研究學(xué) 生 姓 名： 袁勐 指導(dǎo)教師： 李春暉 （講師） 合作指導(dǎo)教師： 櫥傷編脂坷袒鋤橋宣鎮(zhèn)箕根轟桂受海熄涵句底墾杉善趣啄黍紳遷題肪陋麻冊(cè)摸送豹衙瞄訣簡(jiǎn)闖夜制菌貌