多媒体通信技术-王汝言

解答时采用matlab2009b 工具辅助：
7．设原始图像的一个8×8的亮度块如下f (x,y)所示，按下列步骤进行JPEG 编码：
⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=163130170181179181179180173163170183182180179179169132163183179180180169
17113016416317617917817816713116517916317917717716713117017918216316817916913016618717611616318316513216319415394160163),(y x f （1） 将图像块中各像素值减去均值128；
代码：c=b-a
c(x,y)=[35 32 66 25 66 35 4 37
55 35-12 48 59 38 2 41
51 4035 54 51 42 3 39
49 4951 35 51 37 3 39
50 5051 48 35 36 2 43
41 5252 51 55 35 4 41
51 5152 54 55 42 35 45
52 515351 53 42 2 35]
（2）对由(1)所得到的矩阵进行二维DCT ；
代码：d=dct2(c);
d=round(d)
d(x,y)=[ 321 58 -30 -2 53 -54 33 -11
-26 -12 0 17 17 -10 2 4
2 -9 -10 9
3 -2 -2 13
1 -3 -3 -16 -11 -4 4 16
-4 14 -1 -16 -18 -8 22 17
16 -3 -5 -12 -21 2 7 26
0 10 -15 -15 -7 -6 15 8
8 0 2 -8 -7 13 5 -1]
（3）采用表4.8-1提供的量化表进行阈值量化；
代码：f=d./n;
f=round(f)
f(x,y)=[20 5 -3 0 2 -1 1 0
-2 -1 0 1 1 0 0 0
0 -1 -1 0 0 0 0 0
0 0 0 -1 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0]
（8）重建的图像灰度矩阵；
代码：f1=f.*n;
f1=idct2(f1);
f1=f1+a;
f1=round(f1)
f1(x,y)=[174 157 172 178 185 163 130 169
170 147 156 165 181 167 132 165
184 158 160 165 185 176 139 166
195 174 175 170 181 170 136 164
181 173 182 169 168 156 129 164
169 172 189 174 172 163 140 176
174 176 192 179 182 177 149 176
177 174 185 172 180 175 139 156]
（9）计算重构误差e（x，y）以及最大重构误差。

代码：e=b-f1
e(x,y) =[-11 3 22 -25 9 0 2 -4 13 16 -40 11 6 -1 -2 4
-5 10 3 17 -6 -6 -8 1
-18 3 4 -7 -2 -5 -5 3
-3 5 -3 7 -5 8 1 7 0 8 -9 5 11 0 -8 -7
5 3 -12 3 1 -7 14 -3 3 5 -4 7 1 -5 -9 7]
重构误差在（-40—22）之间变化，最大重构误差为40。

附：
a=ones(8);
a=a.*128
a=
[128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128
128 128 128 128 128 128 128 128]
n =[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]
b为参考人工设定的原始图像参数矩阵。

12．以CIF为例，详细说明一帧图像从采样到生成二进制比特数据流的整个过程。

答：获得一帧图像后首先是采样，采样的实质就是要用多少点来描述一幅图像，采样结果质量的高低由图像分辨率来衡量。

简单来讲，对二维空间上连续的图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，所形成的微小方格称为像素点。

一副图像就被采样成有限个像素点构成的集合。

采样后进入编码器，编码器主要由帧间预测、帧内分块变换和量化组成。

对帧序列中的第一幅图像或景物变换后的第一幅图像，采用帧内变换编码，而帧间采用混合编码方法。

在这个编码器标准中，输入的数字视频信号或者经过帧间预测，或者直接送到离散余弦变换（DCT）单元，变换后的系数经二维游程编码后送至量化单元。

量化单元采用线性量化方式，量化步长受控于编码控制器，量化输出除了作为源编码器输出以外，还经反量化和反离散余弦变换后送至带有运动估计和运动补偿的帧存储器中，运动补偿后的预测值经滤波单元后再和当前输入的视频信号进行相减得到帧间预测差值。

从图中可以看出， H.261编码器除了送出图像数据以外，还包括一系列的附加信息（如帧间/帧内标志、传送与否标志、量化器指示、运动矢量和环路滤波器开关等），以供解码器使用。

至此，一帧图像便生成为二进制比特数据流。

H.261标准视频编码器原理框图。