【正文】 搜索，搜索的大小在水平和垂直方向上都是177。通常只對(duì)亮度信號(hào)作 ME，但 MC既要對(duì) 亮度，也要對(duì)色度（亮度像素位移的一半，即矢量 的長(zhǎng)度減半）進(jìn)行。 4． 1． 4 H． 261運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償范圍與 H． 263基本特點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 (MC)單元是使幀間差最小，運(yùn)動(dòng)估計(jì) (ME)的工作過程是從當(dāng)前輸入圖像中取一個(gè)宏塊 （如 16 16亮度像素面積）并在其上一幀編碼圖像 中搜索，搜索的大小在水平和垂直方向上都是177。通常只對(duì)亮度信號(hào)作 ME，但 MC既要對(duì) 亮度，也要對(duì)色度（亮度像素位移的一半，即矢量 的長(zhǎng)度減半）進(jìn)行。 4． 2 JPEG標(biāo)準(zhǔn) 彩色圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)化工作是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO)開始制定的，其目的是用現(xiàn)有的 64kb／ s通信 網(wǎng)絡(luò)來傳送滿足一定要求的標(biāo)準(zhǔn)靜止數(shù)字圖像信號(hào)。于是， 1986年 ISO組織與 CCITT聯(lián)合組成了聯(lián)合圖片專家組 JPEG (Joint Photographic Experts Group)，研究連續(xù)色 調(diào)包括灰度和彩色的靜止圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (1987年又加入了國(guó)際電工委員會(huì) IEC)， JPEG標(biāo)準(zhǔn)于 1992年正式通過。 4． 2 JPEG標(biāo)準(zhǔn) 按照 JPEG推薦的標(biāo)準(zhǔn)，包括以下兩種基本壓 縮算法： (1)以離散余弦變換 (DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算 法，即不可逆的壓縮方式，其壓縮比較高，是 JPEG標(biāo)準(zhǔn)及其他許多標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，應(yīng)用最廣。 4． 2 JPEG標(biāo)準(zhǔn) JPEG還包括多種工作模式： (1)順序模式。實(shí)際應(yīng)用中最多的是有損 壓縮的順序模式。該模式中的每一幅圖像的編碼要 經(jīng)過多次掃描才能完成，因此為達(dá)到累進(jìn)的目的， 在量化器的輸出端即熵編碼前增加一個(gè)足夠大的圖 像緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)量化后 DCT系數(shù)，這些系數(shù)在 多次掃描中分批地編碼，即第一次掃描只對(duì)主要系 數(shù)進(jìn)行一次粗壓縮編碼，接收端可以在較短的時(shí)間 內(nèi)重建一幅質(zhì)量較低的可識(shí)別圖像。 4． 2 JPEG標(biāo)準(zhǔn) (3)可分級(jí)模式。在 信道傳送速率慢、接收端顯示器分辨率不高的情況 下，只需進(jìn)行低分辨率圖像解碼，就不必進(jìn)行高分 辨率解碼。 4． 2 JPEG標(biāo)準(zhǔn) 4． 2． 1 JPEG的有損順序壓縮編碼方案 圖 4— 6所示的就是一個(gè)基于 DCT的 JPEG有損順序 壓縮編解碼系統(tǒng)框圖。輸入端把符合 JPEG編碼 標(biāo)準(zhǔn)的亮度數(shù)字信號(hào)和兩個(gè)色差數(shù)字信號(hào)分別有順 序地分成 8 8像素塊之后，送入 DCT變換器中，目 的是消除空間冗余。這樣，數(shù)字化后的 Y、 Cr，和 Cb，均在 0～ 255之間，便于降低傳輸碼率。 第二步：量化。 表 4— 2 亮度量化表 Q(u,v) 表 4— 3色度量化表 Q(u,v) 第三步： Z形掃描與熵編碼 。 得到大小為 8 8的頻率信號(hào) F(u， v)為： ? ? ? ? ? ? TDCTfDCTvuF ?,? ???????????????????????????????????????????????????3111251311121428222023218003112623700510230434501132070462210312829619, vuF 利用亮度量化表 Q(u,v)（ 表 4— 2 ） 16 11 10 16 24 40 51 61 12 12 14 19 26 58 60 55 14 13 16 24 40 57 69 56 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99 u v ? ? ? ?? ? ???????vuQvuFvuK, 注意取整式中 表示小于 x的最大整數(shù)， 而且上述公式舍入到最接近的整數(shù)。因?yàn)椤爸? 型讀出，出現(xiàn)連零的機(jī)會(huì)比較多，特別到最 后，如果都是零，在讀到最后一個(gè)數(shù)后，只 要給出“塊結(jié)束” EOB(End of Block)碼，就 可以結(jié)束輸出，因此節(jié)省了很多碼率。 在實(shí)施可變長(zhǎng)操作時(shí)，也可以表示為 （ 39，－ 3， 2， 1，－ 1， 1， 5 0，－ 1， 52 0）。 ， MPEG主要是基于互聯(lián)網(wǎng)的。 4. 3 MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn) MPEG1標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)主要包括以下幾個(gè)方面： (1)在聲像質(zhì)量上高于電視電話或電視會(huì)議的聲 像質(zhì)量，至少應(yīng)達(dá)到 V H S錄像機(jī)或 CDROM的放 像質(zhì)量。 (3)壓縮后的數(shù)據(jù)率與目前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸碼 率相匹配，即以 Mb／ s為宜。 (5)該標(biāo)準(zhǔn)充分考慮到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如 電子圖像出版物、電子圖像雙向傳遞、電子圖像編 輯及雙向電子圖像通信等。 圖像數(shù)據(jù)的組織 MPEG－ 1 運(yùn)動(dòng)圖像序列層 幀組層 幀層 塊組層 宏塊層 塊層 幀層 塊組層 宏塊層 塊層 與 標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)及相互比較 MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn)是在 的，在很多方面存在類似的地方。 4. 3 MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn) 表 4— 7 MPEG一 1的兩種圖像編碼格式 圖像格式 SIF CIF 掃描參數(shù) 525行／ 60場(chǎng)／ 2:1， 4:3 625行／ 50場(chǎng)／ 2:1， 4:3 亮度有效像素?cái)?shù) 240行／幀， 352像素／行 288行／幀， 352像素／行 色度有效像素?cái)?shù) 120行／幀， 176像素／行 144行／幀， 176像素／行 像素速率 3． 8016 M像素／ s 編碼率 0． 316 bit／像素 8比特量化后的碼率 30． 4128 Mb／ S 光盤中每幀字節(jié)數(shù) 5千字節(jié)／幀 6千字節(jié)／幀 表 4－ 8 CCIR60 MPEG1和 CCIR601 MPEG1 Format PAL NTSC SIF CIF QCIF Frames/s 25/I 30/I 25/P 30/P Lines/frame Y 576 480 288 240 288 144 Cr Cb 288 240 144 120 144 72 Pixels/line Y 720 360 352 176 Cr Cb 360 180 176 88 （ I＝ Interleave Scanning , P＝ Progressive Scanning） 4. 3 MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn) 由表 4— 7可見， MPEG一 1有如下特點(diǎn)： (1)像素速率： 30幀每秒的格式為(352 240+2 176 120) 30＝ ； 25幀每秒的格式為 (352 288+2 176 144) 25＝ 。 4. 3 MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn) (2)8 bit量化后的碼率：像素速率 8 bit／象素 ＝ 8 bit／象素＝ Mb／ s。 ／ s=。 (3)編碼率：它代表經(jīng)過編碼后平均每個(gè)像素所用 的比特?cái)?shù)，表明了壓縮的程度。 M像素每秒＝ ／像素。 MPEG－ 2標(biāo)準(zhǔn) 4． 4． 1 MPEG－ 2標(biāo)準(zhǔn)基本特征 MPEG－ 2是對(duì) MPEG－ 1標(biāo)準(zhǔn)的繼承和發(fā) 展。節(jié)目碼流是由打包的基本碼流 組合而成，并共享同一個(gè)時(shí)基信號(hào)，用于誤碼相對(duì) 較小的環(huán)境，且節(jié)目碼流的包可變也相對(duì)較長(zhǎng)。 按清晰度將圖像分為 4個(gè)等級(jí)，同時(shí) 按使用的工具和方法不同分 5種處理類型。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)， 4. MPEG一 2規(guī)定了 4種輸入圖像格式，稱為級(jí)(Level) 5. “級(jí)’’定義了從有限清晰度的 VCD圖像質(zhì)量到高清晰 6. 度的 HDTV圖像質(zhì)量，即提供了靈活的信源編碼格 7. 式。 Profile Level 簡(jiǎn) 單 Simple 主 類 Main SN R Scalable Spatial Scalable 高 類 High 高級(jí) 1920 1920108030 19201l5225 4︰ 2︰ 0 I， P， B 80Mb／ S 4︰ 2︰ 2， 4︰ 2︰ 0 I， P， B 100Mb／ S 高 1440級(jí) 1440115225 1440108030 4︰ 2︰ 0 I， P， B 60Mb／ S 4︰ 2︰ 0 I， P， B 60Mb／ S 4︰ 2︰ 2， 4︰ 2︰ 0 I， P， B 80Mb／ S 主級(jí) 72057625 720480 4︰ 2︰ 0 I， P 15Mb／ S SPML 4︰ 2︰ 0 I， P， B 15Mb／ S MPML 4︰ 2︰ 0 I， P， B 15Mb／ S SNPML 4︰ 2︰ 2， 4︰ 2︰ 0 I， P， B 20Mb／ S HPML 低級(jí) 352288 4︰ 2︰ 0 I， P， B 4Mb／ S 4︰ 2︰ 0 I， P， B 4Mb／ S 表 4— 9 MPEG一 2系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 主要檔次／主要等級(jí) (MPM L)涉及的正是數(shù) 字常規(guī)電視，其實(shí)用價(jià)值最大。在 MPEG一 2系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中，較高檔次的編碼除使用較低檔次的編碼工具 外，還使用了一些較低檔次沒有使用的附加工具。 2．區(qū)分場(chǎng)和幀 在 MPEG－ 2編碼中為了更好地處理隔行掃描的 電視信號(hào)，分別設(shè)置了“按幀編碼”和“按場(chǎng)編碼”兩 種模式，并相應(yīng)地對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償也作了擴(kuò)展。例如在某些場(chǎng)合，場(chǎng)間運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償可能比幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償好，而在另外一些場(chǎng)合則 相反?？? 見 MPEG－ 2對(duì)于場(chǎng)／幀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和場(chǎng)／幀 DCT進(jìn) 行選擇 (自適應(yīng)或非自適應(yīng) )就成為改進(jìn)圖像質(zhì)量的 一個(gè)關(guān)鍵措施之一。為保持解碼器向下兼容性， MPEG一 2 采用了信噪比可分級(jí)性和空間可分級(jí)性兩種分級(jí)編 碼技術(shù)。上述過程可用示意圖 4— 13來說 明。 根據(jù)應(yīng)用需要將圖像分成“級(jí)”與“類” ， 它的級(jí)包括 空域分級(jí)、時(shí)域分級(jí)、 SNR分級(jí)和數(shù)據(jù)分流。而在另外 的頻帶中放置相對(duì)次要的數(shù)據(jù)，以較低些的能量發(fā) 射，從而降低總的發(fā)射功率。 在圖像數(shù)據(jù)流組織方面， MPEG2中有兩類數(shù) 據(jù)碼率，傳送數(shù)據(jù)流和節(jié)目數(shù)據(jù)流，用于不同的場(chǎng) 合。傳輸碼流是在傳輸流的 基礎(chǔ)上復(fù)用而成的，傳輸流中的包長(zhǎng)度固定為 188 字節(jié)，適合于在有誤差的環(huán)境中傳送。 MPEG一 4標(biāo)準(zhǔn)化工作始于： 1 9 9 3年 9月，初 衷是制定一個(gè)碼率在 6 4 k b