【正文】 息 直到得到滿(mǎn)意的圖象質(zhì)量。 數(shù)字彩色電視制式概述 ? 活動(dòng)圖象專(zhuān)家組（ MPEG） 用于活動(dòng)圖象及相應(yīng)音頻壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)系列，包括MPEG MPEG MPEG4等。其圖象格式的清晰度較低。 數(shù)字彩色電視制式概述 ? MPEG2有四種輸入格式（用級(jí)加以劃分） ? 低級(jí)（ LL， Low Level） 以亮度像素?cái)?shù)計(jì)是352x240x30pel/s或 352x288x25pel/s，最大輸出碼率為4Mb/s。（高類(lèi)主級(jí)20Mb/s） ? 高 1440級(jí)的圖象輸入格式是 1440*1152pel的高清晰度格式。（高類(lèi)為 80Mb/s） ? 高級(jí)（ HL） 的圖象輸入格式是 1920*1152pel的高清晰度格式。（高類(lèi)為 100Mb/s） 數(shù)字彩色電視制式概述 ? 五類(lèi)（ 5類(lèi) —5種不同的處理方式） ? 簡(jiǎn)單類(lèi) — ? 主類(lèi) —比簡(jiǎn)單類(lèi)增加了雙向預(yù)測(cè)壓縮工具，它沒(méi)有可分極性，但質(zhì)量要盡量好。 數(shù)字彩色電視制式概述 一 ； 它是用于標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（ SDTV）和高清晰度電視（ HDTV）的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。 視頻信 源編碼 音頻信 源編碼 業(yè) 務(wù) 復(fù) 用 傳送 信道編碼 調(diào)制 接收機(jī) 輔助數(shù)據(jù) 音頻 視頻 射頻 /傳輸 業(yè)務(wù)復(fù)用和壓縮 信源編碼和壓縮 3個(gè)子系統(tǒng) 信源編碼和壓縮 （ 1）、視頻子系統(tǒng) 視頻編碼使用 MPEG2 （ 2）、音頻子系統(tǒng) 音頻編碼使用 AC3數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 業(yè)務(wù)復(fù) 用和傳輸 — 指將視頻數(shù) 據(jù)、音頻數(shù) 據(jù)和輔助數(shù) 據(jù)復(fù)用到單 一數(shù)據(jù)流中。 ? 一：從統(tǒng)計(jì)上講，原始圖象數(shù)據(jù)在 空間及時(shí)間上的冗余度 很大，存在 大量無(wú)須傳送的多余信息 。 ? 幀內(nèi)相關(guān)性（空間相關(guān)性） —前三種占圖象的絕大部分，它們?cè)?水平方向的相鄰之間 、 垂直方向的相鄰行之間 的 變化都很小 存在 很強(qiáng)的空間相關(guān)性 視頻信源編碼原理 ? 2：幀間相關(guān)性（時(shí)間相關(guān)性） 電視圖象不僅是二維空間圖象，它具有再 時(shí)間軸上以場(chǎng)頻和幀頻為掃描周期的時(shí)空性結(jié)構(gòu) 。這種相關(guān)性與電視圖象中的運(yùn)動(dòng) 有關(guān)。 ? 數(shù)字電視系統(tǒng)中的 信源編碼 聯(lián)合使用了 信息保持 和 信息非保持編碼技術(shù) 。如用 少量的定時(shí)信號(hào) 代替 復(fù)合同步信號(hào) ，以及 降低多余的色度垂直分解力 。 實(shí)驗(yàn)證明，在相鄰幀之間，亮度信號(hào)平均 只有 ‰ 的像素有明顯的變化，色度信號(hào) 平均只有 ‰ 的像素有明顯的變化， 視頻信源編碼原理 ? 信息非保持壓縮編碼 —通過(guò)對(duì)視覺(jué)的生理學(xué)、心理學(xué)特性 的研究發(fā)現(xiàn)，允許經(jīng)過(guò) 壓縮編碼 的復(fù)原圖象在客觀上 存在一定的失真 ，只要這種失真 在主觀上是難以覺(jué)察到 的。 ? 它 不但要壓縮冗余信息 ，而且還要適當(dāng)舍棄掉一些非冗余但對(duì)視覺(jué)不敏感的信息以獲得更大的壓縮率。也稱(chēng)為差分脈沖編碼調(diào)制（ DPCM）。n + + X 180。 n 預(yù)測(cè)差值 量化預(yù) 測(cè)差值 視頻信源編碼原理 ? DPCM系統(tǒng)中不是直接把他傳送出去，而是傳送他與預(yù)測(cè)值（是用與他在空間或時(shí)間上相鄰的若干像素的線(xiàn)形組合產(chǎn)生的）的差值。 ? 它的缺點(diǎn)是 抗御誤碼能力差 。 ? 通常隔一段時(shí)間 傳輸一次原始像素的基值，以終止可能的誤碼擴(kuò)散。對(duì)于分量信號(hào)，這些 像素與被預(yù)測(cè)像素是緊緊相鄰的 。 視頻信源編碼原理 ? 在 MPEG—2視頻編碼算法中，為便于 聯(lián)合運(yùn)用 幀內(nèi)編碼和幀間編碼技術(shù)，將由一個(gè)連續(xù)的電視畫(huà)面組成的 視頻序列 劃分為 許多圖象組 ，每個(gè)圖象組由 幾幀到十幾幀圖象 組成，這些 圖象相互間存在預(yù)測(cè)和生成關(guān)系 。 ? 3：在 I圖象與 P圖象或 P圖象與 P圖象之間可有數(shù)幀（通常是兩幀）采用雙向預(yù)測(cè)編碼的圖象（ B圖象） 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼 IBBPBBPBBPBBI IPBBPBBPBBIBB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ? 與一般的 幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼 不同， I圖象中的預(yù)測(cè)編碼是配合變換編碼一起進(jìn)行的。在同一宏塊行（ 16掃描行寬）中的若干個(gè)（至少一個(gè)）相鄰的宏塊組成一個(gè)像條 ? 1： 不包括整幅圖象的通用結(jié)構(gòu) ? 2：包括整幅圖象的特殊結(jié)構(gòu) 5 6 1 2 2 3 4 Y CR CB 1 2 2 3 4 5 7 6 8 1 2 2 3 4 5 9 6 7 11 6 10 8 12 4： 4： 4格式的宏塊 4： 2： 2格式的宏塊 4： 2： 0格式的宏塊 16 像素 8像素 視頻信源編碼原理 ? 在 I圖象進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼之前，首先對(duì)每一個(gè) 8*8的像塊進(jìn)行 二維離散余弦變換（ DCT） ，將 像塊 變換為由8*8個(gè)變換系數(shù) 組成的 系數(shù)塊 ，位于 系數(shù)塊左上角的第一個(gè)系數(shù) 是像塊中 8*8個(gè)像素的平均值，代表像塊的 直流分量 ，稱(chēng)為 DC系數(shù) 。 ? 幀內(nèi)預(yù)測(cè)又是 基于像條 的，即 只對(duì)于同一個(gè)像條內(nèi) DC系數(shù)有預(yù)測(cè)和生成關(guān)系 。為節(jié)省數(shù)據(jù)，在每個(gè)像條的 起始處不傳輸預(yù)測(cè)的基準(zhǔn)值 。固定地將預(yù)測(cè)器的基準(zhǔn)值設(shè)置為 1225 51 1024。這里說(shuō)的圖象： ? 1：對(duì)于逐行掃描視頻指的是 幀圖象 ? 2：對(duì)于隔行掃描視頻指的是 幀圖象或場(chǎng)圖象 。 隔行視頻中的兩場(chǎng)可以單獨(dú)編碼，也可以組合為幀圖象一起編碼 。 ? 3： 對(duì)于編碼 P幀或編碼 B幀 ，其中的兩場(chǎng)應(yīng)同為 P場(chǎng)圖象或B場(chǎng)圖象。 視頻信源編碼原理 ? 在圖象組中： ? 1： I圖象是 幀內(nèi)編碼圖象 ，其 編解碼 不依賴(lài)于其它圖象，同時(shí)它還是 P圖象、 B圖象編解碼的 參考圖象 。 ? 3： B圖象是 雙向預(yù)測(cè)編碼圖象 ，編碼中像素的預(yù)測(cè)值取為前后與其最近的 I圖象或 P圖象 相應(yīng)像素值的加權(quán)平均 ， 預(yù)測(cè)系數(shù) 的大小與 圖象間的距離成反比 。 B圖象的引入是因?yàn)樗?P圖象有更高的預(yù)測(cè)效率，其代價(jià)是 需要幀或場(chǎng)延遲存儲(chǔ)器 )。 視頻信源編碼原理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 I B B P B B P B B P B B I 1 4 2 3 7 5 6 10 8 9 13 11 12 2 I P B B P B B P B B I B B 圖象序列中的圖象為幀圖象，排列順序是在編碼器的輸入端或解碼器的輸出端的顯示順序。 處于混亂狀態(tài) 圖象組中的 I圖象是視頻編輯的切入點(diǎn)。 替換方法 I圖象采用逐步刷新，即每次 I圖象出現(xiàn)時(shí)僅在圖象 的某個(gè)像塊內(nèi)進(jìn)行幀內(nèi)編碼，通過(guò)多個(gè)這樣的 I圖象使各個(gè)像塊輪流 得到周期性的刷新。39。 塊匹配運(yùn)動(dòng)估值示意圖 視頻信源編碼原理 ? 為了既能處理 逐行掃描圖象 ，又能處理 隔行掃描圖象 數(shù)字電視中的 幀間預(yù)測(cè)編碼 包括： ? 1： 幀圖象的幀預(yù)測(cè) （它用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)那闆r） ? 2： 幀圖象的場(chǎng)預(yù)測(cè) （它用于運(yùn)動(dòng)劇烈的情況） ? 3： 場(chǎng)圖象的場(chǎng)預(yù)測(cè) ? 4： 雙基預(yù)測(cè) 它 僅用于 P圖象 ，適用于無(wú) B圖象的圖像序列 ? 5： 168預(yù)測(cè) 它僅用于 場(chǎng)圖象 ? 幀間預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)模式通常 并不是不變 的 ,可 以按宏塊逐塊的改變 。也可由隔行掃描的頂場(chǎng)和底場(chǎng)兩場(chǎng)圖象組成。 接收端 視頻信源編碼原理 17700,10,TTTTTi j ijiji j ijTijijijY C XX Y CC C IijijXCCCCCCuuvvy uu????????????????????? ? ? ????????????????當(dāng)當(dāng)X由 8*8像素組成的像塊矩陣，其正交變換后的 8*8系數(shù) 塊用 Y表示。按照 MPEG—2視頻編碼算法， ? 1： I幀中的方塊 是由 88的原始圖象像素組成的像塊 ； ? 2： P、 B幀中的 像塊 是由 88的幀間預(yù)測(cè)差值組成的像塊 。圖象在空間域中的 強(qiáng)相關(guān)性 ，使變換域中各個(gè)系數(shù)的功率有很大的差別，功率集中于 方塊的特定的部位 。對(duì)保留下的系數(shù)，根據(jù)其對(duì)視覺(jué)的重要程度還可以采用不同的量化間隔。在接收端，通過(guò)熵解碼、反量化、正交反變換，使原始圖象得到復(fù)原。現(xiàn)用旋轉(zhuǎn)變換使坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) 4度， 在新的坐標(biāo)系中，陰影區(qū)位于 y1軸附近，即在這些概率大的灰度組合中， y1與 y2接近于 相互獨(dú)立， y1具有較大方差， y2具有較小的方差。 ? ?7700180 , 0 71 ( 2 1 )c os2 161 7, 0 71( ) ( ) c os( 2 1 ) / 16 c os( 2 1 ) / 1641( ) 0 , 01 / 21( ) 0 , 01 / 2ijijpqijijijijK p K q i p j qK p p pK q q qCy x?????????? ? ? ??????????? ? ? ?????? ? ???????????? ? ???????????? ? ?????????隨著行數(shù)的增加 DCT矩陣 C的行向量的振蕩頻率是遞增的， 位于系數(shù)矩陣 Y的 右下角部分 的 變換系數(shù) 對(duì)應(yīng) 空間高頻分量 ，而位于 左上角部分的變換系數(shù) 對(duì)應(yīng) 空間低頻分量 其中對(duì)應(yīng)空間直流分量即為 DC系數(shù)，其它 63個(gè)對(duì)應(yīng)交流分量的 系數(shù)則稱(chēng)為 AC系數(shù)。其基本思想是對(duì)信源中出現(xiàn)概率大的符號(hào)賦以短碼，信源中出現(xiàn)概率小的符號(hào)賦以長(zhǎng)碼，從而在統(tǒng)計(jì)上得到較短的平均碼長(zhǎng)。某一個(gè)嗎不會(huì)是另一個(gè)碼的前綴，各個(gè)碼之間無(wú)須附加信息便可自然分開(kāi)。重復(fù)上述步驟，直至最終將所有概率合成一個(gè)概率結(jié)點(diǎn)“ 1”。 視頻信源編碼原理 ? S1 0 ? ? S2 0 1 ? S3 0 1 ? S4 0 1 ? S5 0 1 ? S6 1 從更結(jié)點(diǎn)出發(fā)逐步向前進(jìn)行編碼，每遇到一個(gè)二叉樹(shù)，便對(duì)兩個(gè)分支各賦予一個(gè) 二進(jìn)制碼，對(duì)指向概率大的結(jié)點(diǎn)的分支賦予碼元“ 0”；對(duì)另一個(gè)分支賦予碼元“ 1”。 ? 1：當(dāng)誤差在一定范圍內(nèi)時(shí)開(kāi)關(guān) 接到“ 1”，視頻編碼采用補(bǔ)償 幀