多媒體技術(shù)基礎(chǔ)第3版第12章mpeg視像-展示頁
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【正文】 8樣本 /行 525行 /幀 30幀 /秒 10位 /樣本 ≈135兆位 /秒 (NTSC) 864樣本 /行 625行 /幀 25幀 /秒 10位 /樣本 ≈135兆位 /秒 (PAL) (2) Cr (RY) 429樣本 /行 525行 /幀 30幀 /秒 10位 /樣本 ≈68兆位 /秒 (NTSC) 432樣本 /行 625行 /幀 25幀 /秒 10位 /樣本 ≈68兆位 /秒 (PAL) (3) Cb (BY) 429樣本 /行 525行 /幀 30幀 /秒 10位 /樣本 ≈68兆位 /秒 (NTSC) 432樣本 /行 625行 /幀 25幀 /秒 10位 /樣本 ≈68兆位 /秒 (PAL) 總計(jì)： 27兆樣本 /秒 10位 /樣本 = 270兆位 /秒 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 7/46 視像數(shù)據(jù)的速率 (續(xù) 1) ? 實(shí)際上，在熒光屏上實(shí)際顯示的有效圖像的數(shù)據(jù)傳輸率并沒有那么高，其中， (1) 亮度 (Y) 720樣本 /行 480行 /幀 30幀 /秒 10位 /樣本 ? 104兆位 /秒 (NTSC) 720樣本 /行 576行 /幀 25幀 /秒 10位 /樣本 ? 104兆位 /秒 (PAL) (2) 色差 (Cr， Cb) 2 360樣本 /行 480行 /幀 30幀 /秒 10位 /樣本 ? 104兆位 /秒 (NTSC) 2 360樣本 /行 576行 /幀 25幀 /秒 10位 /樣本 ? 104兆位 /秒 (PAL) 總計(jì)：～ 207兆位 /秒 (Mb/s) ? 如果每個(gè)樣本的采樣精度由 10位降為 8位，彩色數(shù)字電視信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率就降為 166 Mb/s 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 8/46 視像數(shù)據(jù)的速率 (續(xù) 2) ? VCD視像的壓縮比 ? 壓縮比的概念 ? 壓縮比是數(shù)據(jù)壓縮程度的一種度量方法，其值等于壓縮前的數(shù)據(jù)大小與壓縮后的數(shù)據(jù)大小之比。 ? VCD盤要求的壓縮比 ? 使用 VideoCD存儲(chǔ)器早期的數(shù)據(jù)傳輸率為 Mb/s，分配給電視信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率為 Mb/s，這就意味著MPEG視像編碼器輸出的數(shù)據(jù)速率要達(dá)到 Mb/s ? 如果存儲(chǔ) 166 Mb/s的數(shù)字電視信號(hào)就需要對(duì)它進(jìn)行高度壓縮，壓縮比高達(dá) 166/ ≈ 144:1。為此首先把 NTSC和 PAL數(shù)字電視轉(zhuǎn)換成公用中分辨率格式 (CIF)的數(shù)字電視，子采樣使用 4:2:0或 4:1:1時(shí)，這種格式就相當(dāng)于家用錄像系統(tǒng) (VHS)的質(zhì)量，于是彩色數(shù)字電視的數(shù)據(jù)傳輸率就要減小到， ? 352 240 30 8 ≈ 30 Mb/s (NTSC) ? 352 288 25 8 ≈ 30 Mb/s (PAL) ? VCD視像的壓縮比 ? 把這種彩色數(shù)字電視信號(hào)存儲(chǔ)到 CD盤上所需要的壓縮比為 30/ ≈ 26:1。DCT得到的直流分量系數(shù)經(jīng)過量化之后用差分脈沖編碼 (DPCM)，交流分量系數(shù)用行程長(zhǎng)度編碼RLE，然后再用霍夫曼 (Huffman)編碼或者用算術(shù)編碼 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 17/46 MPEG1視像 (續(xù) 6) 圖 123 幀內(nèi)圖像 I的壓縮編碼算法框圖 [3] 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 18/46 MPEG1視像 (續(xù) 7) ? 預(yù)測(cè)圖像 P的壓縮編碼算法 ? (1) 算法原理 ? 預(yù)測(cè)圖像 P的編碼以宏塊 (MB)為基本編碼單元，一個(gè)宏塊定義為像素的圖塊，一般取 16 16 ? 預(yù)測(cè)圖像 P使用兩種類型的參數(shù)表示 ? 當(dāng)前要編碼的圖像宏塊與參考圖像的宏塊之間的差值 ? 宏塊的移動(dòng)矢量 (motion vector, MV)，見圖 124 圖 124 移動(dòng)矢量的概念 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 19/46 MPEG1視像 (續(xù) 8) ? (2)求解差值的方法 (見圖 125) ? 假設(shè)編碼宏塊 MPI是參考宏塊 MRJ的最佳匹配塊，它們的差值就是這兩個(gè)宏塊中相應(yīng)的像素值之差 ? 對(duì)所求得的差值進(jìn)行彩色空間轉(zhuǎn)換，然后使用4:1:1或 4:2:0格式采樣。在這個(gè)例子中，點(diǎn) (i+3， j3)作為第一個(gè)近似的移動(dòng)矢量 d1 ? 第二步，搜索點(diǎn)偏離 (i+3， j3)較近，找到的點(diǎn)假定為(i+3， j5) ? 第三步給出了最后的移動(dòng)矢量為 d(i+2， j6) 注： 本例采用 MAD作為匹配判據(jù) 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 26/46 MPEG1視像 (續(xù) 15) 圖 128 三步搜索法 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 27/46 MPEG1視像 (續(xù) 16) ? 對(duì)偶搜索法 (conjugate search) ? 使用 MAD作為匹配判據(jù)，搜索方法見圖 129 ? 在第一次搜索時(shí)，通過計(jì)算點(diǎn) (i1， j)、 (i， j)和 (i+1， j)處的 MAD值來決定 i方向上的最小失真 ? 如果計(jì)算結(jié)果表明點(diǎn) (i+1， j)處的 MAD為最小，就計(jì)算點(diǎn) (i+2， j)處的 MAD，并從 (i， j)， (i+1， j)和 (i+2， j)的 MAD中找出最小值 ? 按這種方法一直進(jìn)行下去，直到在 i方向上找到最小MAD值及其對(duì)應(yīng)的點(diǎn) ? 在整個(gè) MPEG圖像壓縮過程中，尋找最佳匹配宏塊要占據(jù)相當(dāng)多的計(jì)算時(shí)間，匹配得越好，重構(gòu)的圖像質(zhì)量越高 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 28/46 MPEG1視像 (續(xù) 17) 圖 129 對(duì)偶搜索法 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 29/46 MPEG1視像 (續(xù) 18) ? 雙向預(yù)測(cè)圖像 B的壓縮編碼算法 ? 對(duì)在它前后幀的像素值之差進(jìn)行編碼，見圖 1210。通常的頻率為 2 Hz ? 在兩幀圖像 I之間或在圖像 I和 P之間選擇圖像 B的數(shù)目 ? 圖像 I、 P和 B的數(shù)目主要是根據(jù)節(jié)目的內(nèi)容來確定。 ? 一個(gè) I、 P和 B的典型編排順序見圖 1211 ? 編碼參數(shù)： I的距離 N=15， P的距離 M=3 ? 在視像解碼時(shí)，因 B需 I和 P做參考，故在解碼之前需重新組織幀圖像數(shù)據(jù)流的輸入順序，其方案見圖 1212 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 32/46 MPEG1視像 (續(xù) 21) 1 秒 鐘圖 像 類 型顯 示 順 序圖 1211 MPEG幀圖像的編排示例 I B PB B B PI P PB B B B幀 圖 像 的顯 示 順 序視 像 流 的傳 輸 順 序1 2 3 4 5 6 72 4 2 3 7 5 6圖 1212 MPEG幀圖像和視像流的順序 2020年 11月 4日 第 12章 MPEG視像 33/46 MPEG1視像 (續(xù) 22) ? 視像數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)位流的組織關(guān)系到如何設(shè)計(jì)解碼器，如無統(tǒng)一規(guī)范，設(shè)計(jì)的解碼器就不能通用 ? 按層次結(jié)構(gòu)組織，一個(gè)視像序列 (video sequence)分
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