数字图像处理第8章数字视频处理
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而在电子出版和其它多媒体应用中，一般是把视频预先压 缩处理好，尔后再播放，因此可以采用不对称(asymmetric)编 码。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和 时间，而解压缩时则能较好地实时回放，也即以不同的速度进 行压缩和解压缩。
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第8章 数字视频处理
8.1.4 视频信号的传输与存储 为了有效而高质量地传输视频信号，需要解决以下几个问题：
（3）视频信号除可通过广播传输外，还可通过有线电视、光 纤、微波等进行传输。随着窄带综合业务数字网的普及和宽带 综合业务数字网的发展，视频通信的前景将会更加光明。
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第8章 数字视频处理
对于模拟电视信号，最常见的存储媒体是录像带。另一种 存储模拟视频信号的媒体是激光影碟（LD）。但1994年出现了 建立在激光唱盘（CD）基础上的视频激光视盘（V-CD）。后 者采用MPEG-l标准，可以在标准的12厘米CD上存储74分钟 VHS质量的视频节目和具有CD质量的立体声。V-CD与世界的 所有广播电视制式兼容，易于使用和存放，而且生产成本也较 低。播放V-CD既可使用多媒体计算机，也可使用专门的V-CD 播放机。
（1）视频信号在传输过程中会引入各种干扰和噪声，如何降 低甚至消除这些噪声和干扰，是视频信号传输要解决的首要问 题。通常的解决办法有：采用纠错编码、自适应均衡和自适应 滤波等。
（2）为了节省频带，除了使用高效压缩技术压缩信源信息外， 还可以使用先进的数字调制技术，例如残留边带调制(VSB)、 正交幅度调制(QAM)和格状编码调制(TCM)等。
（1）有损和无损压缩：在视频压缩中有损和无损的概念与静态图像 中基本类似。
（2）帧内和帧间压缩：帧内(Intraframe)压缩也称为空间压缩(Spatial Compression)。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻 帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有 损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后 的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑。帧内压缩一般达不到很高的 压缩。
帧间压缩一般是无损的。如：帧差值(Frame differencing) 算法通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻 帧的差值，这样可以大大减少数据量。
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第8章 数字视频处理
(3) 对称和不对称编码：对称(symmetric)意味着压缩和解压 缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩 和传送视频，如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为 好。
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第8章 数字视频处理
（2）视频技术在通信领域中的应用 以前视频通信一直局限于传输单向的模拟电视，在通信网
中，高质量的彩色数字视频通信要占用34Mbps以上的带宽，因 而很不经济。由于视频压缩技术的发展，使得视频信号的数码 率大大降低。
另一方面，通信技术的迅速发展又为视频通信提供了所需 的带宽。视频技术在通信领域中的应用主要包括：电视电话、 会议电视、多媒体通信、视频点播、常规电视和高清晰度电视、 交互式电视以及视频数据库等。
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第8章 数字视频处理
8.2 快速运动估计技术
视频序列在时间上有很强的相关性，利用运动估计和运动 补偿技术可以有效地去除图像的帧间冗余度，从而实现比帧 内压缩方案更高的压缩比。因此这种技术已广泛用于视频压 缩的一些国际标准，如H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2和 MPEG-4等。
（4）视频技术在计算机领域中的应用
视频技术已广泛应用到计算机领域。现在高档计算机几乎都配置有视 频解压缩卡、CD-ROM和视频播放软件，这种多媒体计算机集视频画 面的真实性和计算机的交互性于一体，已成为当前计算机领域的热门 话题。视频技术在计算机领域中的应用主要包括：多媒体计算机、 CD-ROM和V-CD、视频数据库、多媒体通信、交互式电视、三维图 形图像、动画设计与制作、视频制作以及虚拟现实（VR）等。
由于数字视盘（DVD）采用了MPEG-2标准中的MPML标 准，所以视频图像质量大大优于V-CD，而音频部分采用杜比 公司开发的AC-3系统，其图像和声音质量将超过其它系统。
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第8章 数字视频处理
8.1.5 视频技术的应用
（1）视频技术在广播电视中的应用 广播电视是视频技术的传统领域，早期的黑白电视和现仍
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第8章 数字视频处理
（3）视频技术在娱乐领域中的应用
电视机及其相关产品长久不衰的原因在于它是大众娱乐消费产品，电 视是目前人类最重要的信息传播媒体，它对人类生活的影响之大，简 直难以用语言表达，它已成为人们生活的重要组成部分。视频技术赖 以生存和迅速发展的基础在于娱乐领域，其主要应用包括：常规电视 和高清晰度电视、记录、存储和显示设备、V-CD和DVD、交互式电 视、电视电话、电视购物、视频点播和视频游戏等。
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第8章 数字视频处理
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第8章 数字视频处理
第8章 数字视频处理
第8章 数字视频处理
8.1.3 视频信号的压缩编码
压缩目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。 由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩 编码算法有某些共同之处，但视频还有其自身的特性，因此压缩时还 应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。在视频压缩中常需用以下 的一些基本概念：
6Βιβλιοθήκη Baidu
第8章 数字视频处理
采用帧间(Interframe)压缩是基于许多视频或动画的连续前 后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特 点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特 性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小 压缩比。
帧间压缩也称为时间压缩(Temporal compression)，它通过 比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。
广泛使用的彩色电视及其相关产品，采用的是模拟视频技术， 而数字电视（常规数字电视、电视电话、会议电视和高清晰度 电视）全面使用数字视频技术，其编码、存储、传输和播放都 实行数字化。数字视频技术在广播电视中的应用主要包括：地 面电视广播、卫星电视广播、数字视频广播、卫星电视直播、 有线电视、交互式电视、常规电视和高清晰度电视等。
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8.1.4 视频信号的传输与存储 为了有效而高质量地传输视频信号，需要解决以下几个问题：
（3）视频信号除可通过广播传输外，还可通过有线电视、光 纤、微波等进行传输。随着窄带综合业务数字网的普及和宽带 综合业务数字网的发展，视频通信的前景将会更加光明。
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对于模拟电视信号，最常见的存储媒体是录像带。另一种 存储模拟视频信号的媒体是激光影碟（LD）。但1994年出现了 建立在激光唱盘（CD）基础上的视频激光视盘（V-CD）。后 者采用MPEG-l标准，可以在标准的12厘米CD上存储74分钟 VHS质量的视频节目和具有CD质量的立体声。V-CD与世界的 所有广播电视制式兼容，易于使用和存放，而且生产成本也较 低。播放V-CD既可使用多媒体计算机，也可使用专门的V-CD 播放机。
（1）视频信号在传输过程中会引入各种干扰和噪声，如何降 低甚至消除这些噪声和干扰，是视频信号传输要解决的首要问 题。通常的解决办法有：采用纠错编码、自适应均衡和自适应 滤波等。
（2）为了节省频带，除了使用高效压缩技术压缩信源信息外， 还可以使用先进的数字调制技术，例如残留边带调制(VSB)、 正交幅度调制(QAM)和格状编码调制(TCM)等。
（1）有损和无损压缩：在视频压缩中有损和无损的概念与静态图像 中基本类似。
（2）帧内和帧间压缩：帧内(Intraframe)压缩也称为空间压缩(Spatial Compression)。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻 帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有 损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后 的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑。帧内压缩一般达不到很高的 压缩。
帧间压缩一般是无损的。如：帧差值(Frame differencing) 算法通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻 帧的差值，这样可以大大减少数据量。
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(3) 对称和不对称编码：对称(symmetric)意味着压缩和解压 缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩 和传送视频，如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为 好。
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（2）视频技术在通信领域中的应用 以前视频通信一直局限于传输单向的模拟电视，在通信网
中，高质量的彩色数字视频通信要占用34Mbps以上的带宽，因 而很不经济。由于视频压缩技术的发展，使得视频信号的数码 率大大降低。
另一方面，通信技术的迅速发展又为视频通信提供了所需 的带宽。视频技术在通信领域中的应用主要包括：电视电话、 会议电视、多媒体通信、视频点播、常规电视和高清晰度电视、 交互式电视以及视频数据库等。
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8.2 快速运动估计技术
视频序列在时间上有很强的相关性，利用运动估计和运动 补偿技术可以有效地去除图像的帧间冗余度，从而实现比帧 内压缩方案更高的压缩比。因此这种技术已广泛用于视频压 缩的一些国际标准，如H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2和 MPEG-4等。
（4）视频技术在计算机领域中的应用
视频技术已广泛应用到计算机领域。现在高档计算机几乎都配置有视 频解压缩卡、CD-ROM和视频播放软件，这种多媒体计算机集视频画 面的真实性和计算机的交互性于一体，已成为当前计算机领域的热门 话题。视频技术在计算机领域中的应用主要包括：多媒体计算机、 CD-ROM和V-CD、视频数据库、多媒体通信、交互式电视、三维图 形图像、动画设计与制作、视频制作以及虚拟现实（VR）等。
由于数字视盘（DVD）采用了MPEG-2标准中的MPML标 准，所以视频图像质量大大优于V-CD，而音频部分采用杜比 公司开发的AC-3系统，其图像和声音质量将超过其它系统。
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8.1.5 视频技术的应用
（1）视频技术在广播电视中的应用 广播电视是视频技术的传统领域，早期的黑白电视和现仍
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（3）视频技术在娱乐领域中的应用
电视机及其相关产品长久不衰的原因在于它是大众娱乐消费产品，电 视是目前人类最重要的信息传播媒体，它对人类生活的影响之大，简 直难以用语言表达，它已成为人们生活的重要组成部分。视频技术赖 以生存和迅速发展的基础在于娱乐领域，其主要应用包括：常规电视 和高清晰度电视、记录、存储和显示设备、V-CD和DVD、交互式电 视、电视电话、电视购物、视频点播和视频游戏等。
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第8章 数字视频处理
第8章 数字视频处理
8.1.3 视频信号的压缩编码
压缩目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。 由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩 编码算法有某些共同之处，但视频还有其自身的特性，因此压缩时还 应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。在视频压缩中常需用以下 的一些基本概念：
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第8章 数字视频处理
采用帧间(Interframe)压缩是基于许多视频或动画的连续前 后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特 点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特 性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小 压缩比。
帧间压缩也称为时间压缩(Temporal compression)，它通过 比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。
广泛使用的彩色电视及其相关产品，采用的是模拟视频技术， 而数字电视（常规数字电视、电视电话、会议电视和高清晰度 电视）全面使用数字视频技术，其编码、存储、传输和播放都 实行数字化。数字视频技术在广播电视中的应用主要包括：地 面电视广播、卫星电视广播、数字视频广播、卫星电视直播、 有线电视、交互式电视、常规电视和高清晰度电视等。