第六章 数字视频压缩标准
数字视频图像技术第6章第2部分压缩标准
52 55 61 66 70 61 64 73 63 59 66 90 109 85 69 72 62 59 68 113 144 104 66 73 63 58 71 122 154 106 70 69 67 61 68 104 126 88 68 70 79 65 60 70 77 68 58 75 85 71 64 59 55 61 65 83 87 79 69 68 65 76 78 94
数字视频图像技术第6章第2部分压 缩标准
6.6.2 压缩标准:连续调图像压缩
❖ 频域变换
频域变换产生64个系数 1. 第一个系数称为直流系数（DC系数） 2. 其余的63个系数称为交流系数（AC系数）
数字视频图像技术第6章第2部分压 缩标准
6.6.2 压缩标准:连续调图像压缩
正向DCT变换（N = 8）后变成
数字视频图像技术第6章第2部分压 缩标准
0 -1
6.6.2 压缩标准:连续调图像压缩
❖ 系数量化
采用阈值作为子图系数位置函数的量化方式
所有子图使用同一个全局阈值模板，但阈 值的取值，与系数的位置相关，阈值模板给出了， 不同位置上系数的相应阈值。
对于亮度和颜色使用不同的量化阈值模板， 并取整
数字视频图像技术第6章第2部分压 缩标准
6.6.2 压缩标准:连续调图像压缩
亮度的量化模板系数
缩标准
6.6.2 压缩标准:连续调图像压缩
❖ 零偏置转换
对于灰度级是2n的像素，通过减去2n-1，替 换像素本身
对于n=8，即将0~255的值域，通过减去128， 转换为值域在-128~127之间的值
目的：使像素的绝对值出现3位10进制的概 率大大减少
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩标准是指对视频文件进行压缩处理时所遵循的技术规范和标准。
视频压缩是指通过编码和压缩算法，将视频文件的体积减小，以便更好地存储、传输和播放。
在数字视频应用中，视频压缩是非常重要的，它可以有效地减小文件大小，提高传输速度，节省存储空间，降低成本，提高视频质量等。
本文将介绍几种常见的视频压缩标准，以及它们的特点和应用场景。
一、H.264/AVC。
H.264/AVC是一种先进的视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
它采用了先进的编码技术，如运动补偿、变换编码、熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到很小。
H.264/AVC广泛应用于数字电视、高清视频、蓝光光盘、视频会议等领域。
二、H.265/HEVC。
H.265/HEVC是H.264/AVC的升级版本，它在保证视频质量的前提下，可以将视频文件的体积减小到更小。
H.265/HEVC采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
H.265/HEVC广泛应用于超高清视频、4K视频、8K视频等领域。
三、VP9。
VP9是由Google开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
VP9采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
VP9广泛应用于在线视频、网络直播、互联网视频等领域。
四、AV1。
AV1是由Alliance for Open Media开发的一种开放式视频压缩标准，它可以提供更高的压缩比和更好的视频质量。
AV1采用了更先进的编码技术，如更高效的运动补偿、更高效的变换编码、更高效的熵编码等，可以在保证视频质量的前提下，将视频文件的体积减小到更小。
AV1是未来的发展方向，它将广泛应用于各种数字视频应用中。
五、总结。
数字视频压缩标准
数字视频压缩标准视频主要包括电视与电影。
包括计算机与网络领域的MPEG系列，电子与通信领域的H系列与中国的AVS。
MPEG-4MPEG-4标准于1999年发布。
它不仅针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。
这标准主要应用于视像电话、视像电子邮等，对传输速率要求较低，在4800-6400bit/s之间，分辨率为176×144。
MPEG-4利用很窄的带宽，通过帧重建技术、数据压缩，以求用最少的数据获得最佳的图像质量。
利用MPEG-4的高压缩率和高的图像还原质量可以把DVD里面的MPEG-2视频文件转换为体积更小的视频文件。
经过这样处理，图像的视频质量下降不大，但数据可缩小几倍，可以很方便地用CD-ROM来保存DVD上的数据。
MPEG－4以对象为基本编码单位，对一系列VOP的纹理、形状和运动信息进行编码。
首先编码器的对象分割单元分析输入视频，按照方法把视频分割成多个VO，然后编码器对每个视频对象VOP进行纹理、形状和运动信息编码，最终利用码流复用器组织码流。
整个图像可以分解为多个目标，目标分割是最困难的地方，但并不需要标准。
目标由形状，运动和纹理描述，形状和纹理随着时间改变而改变。
MPEG假定编码器有一个分割图，知道如何编码形状，运动和纹理，视频对象平面是MPEG-4视频压缩处理的基本单元。
一个视频对象平面由一个矩形窗（如图所示的VOP窗）框定，矩形窗包含了组成视频对象平面的最少数量的宏块。
图1中的参考窗是原始帧的大小，VOP窗是MPEG-4编码前的处理得到的最小矩形窗，图中还标定了宏块的三种类型：外部宏块，边缘宏块和内部宏块。
VOP填充模块为了支持基于对象的编码，MPEG-4标准引入了视频对象平面（VOP）的概念与以前的视频压缩MPEG-1、MPEG-2标准一样，MPEG-4也采用了运动预测补偿技术来消除视频序列中的时间冗余。
这个过程包括一个搜索算法用于搜索被编码宏块（块）在参考帧中最好的匹配。
计算机学院多媒体基础视频压缩标准
计算机学院多媒体基础视频压缩标准引言随着网络的普及和带宽的提升，视频在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于视频文件的体积通常较大，为了方便传输和存储，需要对视频进行压缩。
本文将介绍计算机学院多媒体基础课程中使用的视频压缩标准，并分析其优点和缺点。
视频压缩标准的分类根据压缩方法的不同，视频压缩标准可以分为有损压缩和无损压缩两种。
有损压缩有损压缩是指在压缩过程中，为了减小文件的体积，牺牲了一定的画质或音质。
常见的有损压缩标准有MPEG、H.264等。
MPEG（Moving Picture Experts Group）是一套被广泛应用的视频压缩标准。
其核心是一种以帧为单位的压缩算法，通过去除图像中的冗余信息和利用人类视觉系统的特性，达到压缩视频的目的。
MPEG标准支持不同的压缩比率，从而可以根据需要进行不同程度的压缩。
H.264是一种较新的视频压缩标准，也被称为AVC（Advanced Video Coding）。
相比于MPEG标准，H.264具有更高的压缩效率和更好的画质。
H.264广泛应用于视频会议、视频监控等领域。
无损压缩无损压缩是指在压缩过程中，不损失任何画质或音质。
常见的无损压缩标准有Huffman编码、LZ77编码等。
Huffman编码是一种被广泛应用的无损压缩算法。
该算法通过分析待压缩数据中的频率分布，将出现频率较高的符号用较短的编码表示，而出现频率较低的符号用较长的编码表示。
这样可以大大减小数据的体积，但完全恢复原始文件需要一定的解压缩时间。
LZ77编码是一种基于字典的无损压缩算法。
算法通过建立一个字典表，将待压缩数据中的重复部分替换为字典表中的索引值，从而减小数据的体积。
LZ77编码也具有较好的压缩效率和解压缩速度。
选用的视频压缩标准在计算机学院多媒体基础课程中，常用的视频压缩标准是MPEG和H.264。
MPEGMPEG标准是一种有损压缩标准，其最新版本是MPEG-4。
MPEG-4标准可以实现更高的压缩比率和更好的画质，适用于包括视频会议、流媒体等在内的多种应用场景。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩是指通过一定的技术手段，减小视频文件的体积，以便更方便地存储和传输。
在数字化信息时代，视频压缩标准成为了视频编码领域的重要研究内容。
本文将介绍一些常见的视频压缩标准，以及它们的特点和应用。
一、H.264/AVC。
H.264/AVC是一种广泛应用的视频压缩标准，它具有高压缩比和良好的视频质量。
H.264/AVC主要通过帧内预测和帧间预测来实现视频压缩，同时还采用了一系列的编码优化技术，如运动补偿、变换编码和熵编码等。
由于其出色的性能，H.264/AVC在视频会议、数字电视和互联网视频等领域得到了广泛的应用。
二、H.265/HEVC。
H.265/HEVC是H.264/AVC的后继标准，它在保持高质量的同时进一步提高了压缩效率。
H.265/HEVC采用了更加先进的编码技术，如更大的块大小、更多的预测模式和更高效的运动补偿算法等。
相比于H.264/AVC，H.265/HEVC在相同视频质量下可以实现更高的压缩比，这使得它在4K超高清视频和8K超高清视频的编码领域具有重要意义。
三、VP9。
VP9是由谷歌公司推出的开源视频编码标准，它主要应用于WebM视频格式和YouTube视频网站。
VP9采用了一系列创新的编码技术，如更大的预测模式集合、更高效的变换和量化方法等。
与H.264/AVC和H.265/HEVC相比，VP9在保持良好视频质量的同时可以实现更高的压缩比，这使得它成为了互联网视频领域的重要选择。
四、AV1。
AV1是由Alliance for Open Media组织推出的开源视频编码标准，它旨在成为未来互联网视频的主流编码格式。
AV1采用了一系列先进的编码技术，如更大的块大小、更多的预测模式和更高效的变换方法等。
与H.265/HEVC和VP9相比，AV1在保持高质量的同时可以实现更高的压缩比，这使得它在4K超高清视频和8K超高清视频的编码领域具有重要意义。
总结。
视频压缩标准在不断地发展和演进，不同的标准在不同的应用场景中具有各自的优势。
第6章 数字图像与视频压缩编码标准模板
6.1.3 基于DCT的渐进编码
基本步骤
（1）降低原始图像的空间分辨率。 （2）对已经降低分辨率的图像按照顺序编码模式进行
压缩并存储或传输。 （3）对低分辨率图像进行解码，然后用插值法提高图
像的分辨率。 （4）将分辨率已经升高的图像作为原图像的预测值，
并把它与原图像的差值进行基于DCT的编码。 （5）重复步骤3、4直到图像达到完整的分辨率。
coding of continuous-tone still images (信息技术 — 连续色调静态图像的数字压缩和编码)
JPEG 标准适用范围
灰度图像，彩色图像 静止图像的压缩，视频序列帧内图像压缩 JPEG可以大范围地调节图像码率和质量
JPEG算法与颜色空间无关
RGB和YUV颜色空间之间的转换不包含在JPEG算法中。 可压缩来自不同颜色空间的数据，如RGB, YCbCr,
本章学习目标
掌握JPEG基本系统的编解码原理。 了解JPEG2000渐进编码与传输的概念与思想。 理解MPEG-2视频编码中的“类”和“级”的含义。 理解I帧、P帧、B帧图像的编码特点，熟悉MPEG-2视频码流
的分层结构。 掌握MPEG-4标准中基于内容编码的工作原理。 理解视频对象（VO）和视频对象平面（VOP）的概念。 了解H.263视频编码的关键技术。 熟悉H.264视频编码标准的主要特点及性能。 了解我国具备自主知识产权的AVS视频编码技术的性能及应用。
6.1 静止图像编码标准
静止图像包括两类：黑白（二值）静止图像和连续 色调（彩色或灰度）静止图像。
对于静止图像压缩编码，已有多个国际标准，如国 际标准化组织（ISO）制订的JBIG标准（ISO 11544）、JPEG标准（ISO 10918）、JPEG2000标 准（编号为ISO 15444，等同的ITU-T编号为T.800） 等。本节将主要介绍JPEG和JPEG2000标准。
视频压缩编码标准
视频压缩编码标准视频压缩编码标准是指在视频编码过程中采用的压缩算法和编码规范，它直接影响着视频文件的大小、清晰度和播放效果。
在数字视频技术不断发展的今天，各种视频压缩编码标准层出不穷，如何选择合适的视频压缩编码标准成为了视频领域的一个重要课题。
首先，我们需要了解视频压缩编码的基本原理。
视频压缩编码是通过去除视频信号中的冗余信息和不可见细节，以及利用人眼对视频画面的特性进行压缩，从而减小视频文件的体积。
常见的视频压缩编码标准有MPEG-2、MPEG-4、H.264、H.265等，它们分别采用了不同的压缩算法和编码规范，对视频压缩效率、清晰度、播放性能等方面有着不同的影响。
其次，我们需要了解各种视频压缩编码标准的特点和适用场景。
MPEG-2是最早期的视频压缩编码标准之一，主要用于DVD、数字电视等领域。
MPEG-4在MPEG-2的基础上增加了更多的压缩技术，适用于网络视频传输和多媒体应用。
H.264是当前应用最广泛的视频压缩编码标准，它在保证视频质量的前提下，大大减小了视频文件的大小，适用于在线视频播放、视频会议等场景。
H.265作为H.264的升级版本，在相同画质下能够进一步减小视频文件的体积，适用于4K、8K超高清视频的编码和传输。
最后，我们需要根据实际需求选择合适的视频压缩编码标准。
在选择视频压缩编码标准时，需要考虑到视频文件的用途、播放设备、网络带宽等因素。
如果是要在网络上传输视频，可以选择压缩率高、清晰度好的H.264或H.265标准；如果是要制作DVD或数字电视节目，可以选择MPEG-2标准；如果是要进行网络视频直播或会议，可以选择MPEG-4标准。
在实际应用中，还可以根据不同场景的需要，采用不同的视频压缩编码标准进行混合编码，以达到最佳的压缩效果。
综上所述，视频压缩编码标准是视频领域中至关重要的一环，它直接影响着视频文件的大小、清晰度和播放效果。
在选择视频压缩编码标准时，需要充分了解各种标准的特点和适用场景，结合实际需求进行合理选择，以达到最佳的压缩效果和播放体验。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩是一种通过减少视频文件大小来节省存储空间和提高传输效率的技术。
在数字化时代，视频广泛用于各种领域，包括电影制作、视频会议、在线教育等。
然而，高清、长时间的视频文件往往占据大量的存储空间，并且传输过程中需要较高的带宽。
为了解决这个问题，视频压缩标准应运而生。
1. 什么是视频压缩标准视频压缩标准是一种规范，用于指导对视频进行压缩的过程。
它定义了压缩算法、编码格式和数据结构，以及解码过程中的解码器等。
视频压缩标准的制定可以保证不同设备之间的兼容性，使得视频文件可以被多种设备播放和传输。
视频压缩标准通常涉及两个方面的内容：压缩算法和编码格式。
压缩算法用于减小视频文件的大小，而编码格式描述了如何将视频数据编码成二进制数据。
2. 常见的视频压缩标准目前，市场上常见的视频压缩标准有多种，其中最常用的包括以下几种：2.1 MPEG系列标准MPEG（Moving Picture Experts Group）是一组制定视频和音频压缩标准的组织。
MPEG系列标准由多个部分组成，常见的包括 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 和 H.264。
MPEG-1 是最早的视频压缩标准，主要应用在 VCD（Video CD）和 MP3 等媒体格式中。
MPEG-2 是广播电视和 DVD 等广泛应用的压缩标准，支持更高的画质和更高的比特率。
MPEG-4 是用于互联网络传输的压缩标准，具有更高的压缩比和更好的视频质量。
H.264 是目前最常用的视频压缩标准，广泛应用于在线视频、移动通信和数字电视等领域。
2.2 AVS（Audio and Video Coding Standard）标准AVS 是中国国家视频压缩标准，广泛应用于数字电视、高清视频等领域。
它由三个主要部分组成：AVS1、AVS2 和AVS3。
AVS1 是最早的版本，已经取得了广泛的应用。
AVS2 是在 AVS1 的基础上进行改进的新版本，提供了更高的视频质量和更高的压缩比。
视频压缩标准
视频压缩标准视频压缩标准是指对原始视频进行压缩处理，以减小视频文件的大小，使其更便于存储、传输和播放。
视频压缩标准是一种数据压缩算法，通过减少冗余数据和利用视频编码技术来实现文件大小的减小。
视频压缩标准主要有两种类型：有损压缩和无损压缩。
有损压缩是通过牺牲一些数据的细节和精度来减小文件大小。
这种压缩算法可以删除视频中不重要或冗余的数据，在保证视频观看效果基本不受损的前提下，减小文件大小。
目前最常用的有损压缩标准有H.264、H.265、MPEG-2和MPEG-4等。
H.264是目前最广泛应用的视频压缩标准，它在保持高质量的同时，能够大大减小文件大小，适用于网络传输和视频存储。
无损压缩是在保持视频质量不受损的前提下，减小文件大小。
这种压缩算法不会丢失任何数据，文件还原后与原始视频完全一样。
无损压缩对于一些对视频质量要求较高的应用场景比较适用，如医学影像和监控录像等。
无损压缩标准有H.264 Intra、MJPEG和Lossless等。
H.264 Intra是H.264的无损版本，通过直接对每一帧进行压缩，保持原始质量。
视频压缩标准还包括一些其他的技术和算法，如运动估计、变换编码、熵编码等。
运动估计通过对视频帧之间的像素变化进行分析，找到像素之间的关联关系，从而减少视频中重复的数据。
变换编码是将图像从空间域转换到频域进行编码，通过对频域系数进行量化和编码来实现压缩。
熵编码是对编码结果进行编码，利用统计学原理来进一步减小文件大小。
视频压缩标准的选择取决于具体应用需求和场景。
在选择标准时需要考虑视频质量、文件大小、播放平台兼容性和处理速度等因素。
当前广泛应用的视频压缩标准H.264能够满足大部分应用需求，但随着视频应用的不断发展，H.265等新的标准也逐渐得到应用。
第六章节 视频缩编码标准跟编码技术-
动图象及伴音： DVD、HDTV
720×480或576×29.79或25、高1440：1440×1080或1152×30或25。 1.5~35Mb/s
MPEG-4
分辨率可变的视听对象编码（标 准音视频对象， Internet,交互视频
视音频对象、分块/分 级/分层、基于内容和
支持各种不同的分辨率， 8Kb/s~35Mb/s
计算机与信息学院
第六章 视频编码标准及编码技术
6.1.1 MPEG视频编码标准 （2）
种类 MPEG-1 功能 低分辨率数字视频编码标准（数 字存储的运动图象及伴音：VCD, MP3、视频监控等） MPEG-2 高分辨率数字视频编码标准（运 编码 DCT +视觉加权量化+ 熵编码+运动补偿+帧 间预测 似MPEG-1 格式 CIF：25或30帧/秒， 288行×360列 或240行×352列、8位量化，低于 1.5Mb/s 低：352×288×29.79、主：
6.1.2 H.26x系列标准及其应用（1）
主要应用于实时视频通信领域
H.261：是ITU-T为在综合业务数字网（ISDN）上开展双向声像业务（可 视电话、视频会议）而制定的，速率为64kb/s的整数倍。H.261只对CIF （352×288）和QCIF（176×144）两种图像格式进行处理。H.261是最 早的运动图像压缩标准。
6.1.1 MPEG视频编码标准 （3）
分块
MPEG-1视频 编码器框架
多媒体信息技术 2016 计算机与信息学院
第六章 视频编码标准及编码技术 H.26X。由CCITT（Consultative Committee of International Telegraph and
视频压缩编码标准
视频压缩编码标准视频压缩编码标准是指在数字视频传输和存储过程中，对视频信号进行压缩和编码的一系列技术规范和标准。
视频压缩编码标准的制定，旨在提高视频传输和存储的效率，降低成本，保证视频质量，促进数字视频技术的发展和应用。
本文将从视频压缩编码的基本原理、常见的视频压缩编码标准以及未来的发展趋势等方面进行介绍和分析。
视频压缩编码的基本原理。
视频压缩编码是通过去除视频信号中冗余信息和不可感知的细节，以及利用人眼对视频信号的特性进行编码，从而实现对视频信号的压缩。
视频信号中的冗余信息包括时间冗余、空间冗余和频率冗余。
时间冗余是指视频信号在连续帧之间的冗余，空间冗余是指同一帧内像素之间的冗余，频率冗余是指视频信号中频域上的冗余。
利用这些冗余信息进行压缩编码，可以显著减小视频信号的数据量，实现高效的视频传输和存储。
常见的视频压缩编码标准。
目前，常见的视频压缩编码标准主要包括MPEG-2、MPEG-4、H.264/AVC、H.265/HEVC等。
其中，MPEG-2是一种较为传统的视频压缩编码标准，广泛应用于DVD、数字电视等领域。
MPEG-4是在MPEG-2的基础上进行了改进和扩展，支持更多的视频编码功能和应用场景。
H.264/AVC是一种高效的视频压缩编码标准，广泛应用于互联网视频传输、高清电视等领域。
H.265/HEVC是在H.264/AVC的基础上进行了进一步改进，能够实现更高效的视频压缩编码，适用于超高清视频和4K/8K视频的传输和存储。
未来的发展趋势。
随着数字视频技术的不断发展和应用，视频压缩编码标准也在不断演进和完善。
未来，视频压缩编码标准将朝着更高的压缩比、更低的码率、更好的视频质量以及更广泛的应用场景方向发展。
同时，随着人工智能、云计算等新兴技术的发展，视频压缩编码标准也将与这些技术相结合，实现更智能、更高效的视频压缩编码。
总结。
视频压缩编码标准在数字视频传输和存储中起着至关重要的作用。
通过对视频信号的压缩和编码，可以实现高效的视频传输和存储，为用户提供更好的观看体验。
电视原理课件之视频压缩标准
这是VP8的继任者，提供更高的压缩效率和更好的图像质量，同时支持更多的编码工具和先进的图像处理技术 。
04
视频压缩标准的技术分析
编码效率与压缩比分析
编码效率
视频压缩标准最重要的指标之一是编码效率。高编码效率意味着在保证视频质量的同时，能够使用更 少的存储空间和传输带宽。
压缩比
压缩比是衡量视频压缩效果的重要指标，通常以压缩前的视频大小和压缩后的视频大小的比例来表示 。高压缩比意味着在保证视频质量的同时，能够大幅度减少视频文件的大小。
电视原理课件之视频压缩标 准
2023-10-29
目 录
• 视频压缩标准概述 • 视频压缩技术基础 • 常用视频压缩标准简介 • 视频压缩标准的技术分析 • 新兴视频压缩技术展望 • 视频压缩标准的应用案例
01
视频压缩标准概述
视频压缩的必要性
视频数据量大
视频由连续的图像帧组成，每一帧都包含大量的像素信息，因此视频数据量 非常大。为了方便存储和传输，必须对视频进行压缩。
之中。
高动态范围
03
超高清电视支持高动态范围技术，能够更好地展现影片中的明
暗对比和色彩细节。
感谢您的观看
THANKS
有损压缩算法
去除数据中的冗余信息，但会 损失一些数据细节，压缩比高
，但失真大。
无损压缩算法
保留所有数据信息，不损失任何 数据细节，压缩比低，但失真小 。
混合压缩算法
结合有损和无损压缩算法的特点， 根据需要选择压缩方式，既可以实 现高压缩比，又可以保留一定的数 据细节。
03
常用视频压缩标准简介
MPEG系列标准
和灵活的传输。
H.264/AVC标准
H.264
数字视频压缩标准
A
6
数字视频压缩标准
静态图像压缩国际标准
1、 JPEG 国际静止图像压缩标准
A
7
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG是面向静态图像编码的国际标准。在 相同图像质量条件下， JPEG文件拥有比其他 图像文件格式更高的压缩比。JPEG目前被广 泛应用于多媒体和网络程序中，是现今万维 网中使用最广泛的两种图像文件格式之一。 JPEG是一种有损压缩， 即在压缩过程中会丢 失数据，每次编辑JPEG图像后，图像就会被 重复压缩一次，损失就会有所增加。
A
10
静态图像压缩国际标准
（3） 无失真（Lossless）方式： 使用线性预测器，如DPCM， 而不是基
于DCT。 （4） 分层（Hierarchical）方式：
在空间域将源图像以不同的分辨率表示， 每个分辨率对应一次扫描， 处理时可以基于 DCT或预测编码，可以是渐进式，也可以是 顺序式。
A
11
由于两个相邻的8*8子块的DC系数相差很小, 所以对它们采用差分编码DPCM,可以提高压 缩比,也就是说对相邻的子块DC系数的差值 进行编码。8*8的其它63个元素是交流(AC) 系数,采用行程编码。
A
19
静态图像压缩国际标准
DC系数占原来数组能量的 93%。
A
20
静态图像压缩国际标准
3、系数量化 在DCT处理中得到的64个系数中，低频分量
静态图像压缩国际标准
在JPEG标准中，用具有64个独立元素的量化表 来规定DCT域中相应的64个系数的量化精度，使得对 某个系数的具体量化阶取决于人眼对该频率分量的视 觉敏感程度。理论上，对不同的空间分辨率、数据精 度等情况，应该有不同的量化表。不过，一般采用上 述量化表，可取得较好的视觉效果。之所以用两张量 化表，是因为Y分量比Cb和Cr更重要些，因而对Y采 用细量化，而对Cb和Cr采用粗量化。
视频压缩技术
第6章 视频压缩技术
这几个参数对525行、 60场／秒和625行50场／秒的制式 都是相同的。 有效取样点是指只有行、 场扫描正程的 样点有效， 逆程的样点不在PCM编码的范围内。 因为 在数字化的视频信号中， 不再需要行、 场同步信号和 消隐信号， 只要有行、 场(帧)的起始位置即可。 例如， 对于PAL制， 传输所有的样点数据， 大约需要200 Mb ／s的传输速率， 传输有效样点只需要160 Mb／s左右 的速率。
第二十页，共297页。
第6章 视频压缩技术
BT.601建议采用了对亮度信号和两个色差信号分别 编码的分量编码方式， 对不同制式的信号采用相同的 取样频率13.5 MHz， 与任何制式的彩色副载波频率无 关， 对亮度信号Y的取样频率为13.5 MHz。 由于色度 信号的带宽远比亮度信号的带宽窄， 对色度信号U和V 的取样频率为6.75 MHz。 每个数字有效行分别有720个 亮度取样点和360×2个色差信号取样点。 对每个分量 的取样点都是均匀量化， 对每个取样进行8比特精度的 PCM编码。
第十六页，共297页。
ห้องสมุดไป่ตู้
第6章 视频压缩技术
非均匀量化有两种方法， 一是把非线性处理放在编 码器前和解码器后的模拟部分， 编、 解码仍采用均匀 量化， 在均匀量化编码器之前， 对输入信号进行压缩， 这样等效于对大信号进行粗量化， 小信号进行细量化； 在均匀量化解码器之后， 再进行扩张， 以恢复原信号。 另一种方法是直接采用非均匀量化器， 输入信号大时 进行粗量化(量化间距大) ， 输入信号小时细量化(量化 间距小)。 也有采用若干个量化间距不等的均匀量化器， 当输入信号超过某一电平时进入粗间距均匀量化器， 低于某一电平时进入细间距量化器， 称为准瞬时压扩 方式。
mpeg 视频压缩标准
mpeg 视频压缩标准MPEG视频压缩标准。
MPEG（Moving Picture Experts Group）是一种用于数字视频压缩的标准，它被广泛应用于各种数字视频的存储和传输中。
MPEG标准的出现，极大地推动了数字视频技术的发展，使得视频可以更加高效地压缩和传输，从而实现了更好的视听体验。
本文将介绍MPEG视频压缩标准的相关内容，包括其原理、特点以及应用。
MPEG视频压缩标准的原理是基于人类视觉系统的特点，通过对视频信号中的冗余信息进行剔除和对信号进行编码，从而实现对视频数据的压缩。
MPEG标准采用了一系列先进的压缩算法，包括运动补偿、变换编码和熵编码等，这些算法可以有效地减小视频数据的体积，同时尽可能地保持视频质量。
MPEG标准的压缩效率非常高，可以将视频数据压缩到很小的体积，适合于各种数字视频的存储和传输。
MPEG视频压缩标准具有多种特点，其中最重要的特点之一是其高压缩比。
通过采用先进的压缩算法，MPEG标准可以将视频数据压缩到原始数据的很小比例，从而节省了存储和传输的成本。
同时，MPEG标准还具有良好的兼容性，可以适用于各种不同的视频应用场景，包括广播、存储、互联网传输等。
此外，MPEG标准还支持多种不同的分辨率和帧率，可以满足不同应用场景的需求。
MPEG视频压缩标准在各种领域都有着广泛的应用。
在数字电视领域，MPEG 标准被广泛应用于有线电视、卫星电视和地面数字电视等各种数字电视系统中，可以实现高清晰度和多频道的数字电视传输。
在互联网传输领域，MPEG标准也被广泛应用于各种视频网站和流媒体平台中，可以实现高效的视频传输和播放。
此外，MPEG标准还被应用于各种视频存储设备和视频编码器中，可以实现高效的视频存储和编码。
总的来说，MPEG视频压缩标准是一种非常重要的数字视频技术，它通过先进的压缩算法和多种特点实现了对视频数据的高效压缩和传输。
MPEG标准在各种数字视频应用场景中都有着广泛的应用，为用户带来了更好的视听体验。
视频压缩标准
17
MPEG-1
该原则于1991年制定，目旳码率是大约1.2Mbps(涉 及音频和视频在内1 .5Mbps)旳比特率下生成接近 VHS质量旳视频。能够用于视频传播或者视频存储， 如家庭VCD旳视频压缩。
MPEG-2
多用于数字广播（DVB），家庭DVD和高清楚度电 视（HDTV）。
AVS视频压缩原则：
1
H.263
低比特率通信旳编码 1996年3月H.263提议正式公布 H.263：以运动估计、运动补偿和DCT变换为关键旳 一种混合编码 原始视频数据分为图像层、块组层、宏块层、块层四 个层次；
H.263共有I帧，P帧，PB帧三种帧模式 帧内编码(INTRA)、帧间编码(INTER)两种编码模式。 为了进一步提升编码效率，H.263提供了四种可选旳 编码模式：无限制运动矢量模式、基于语法构造旳算 术编码模式、先进旳预测模式和PB帧模式。
10
原视频图序列旳1～3帧
解码后视频图序列旳1～3帧 PSNR (DB) 37.1725 Frame/s 25
11
H.264 2023年12月，VCEG和运动图像教授组（MPEGISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11）构成了联合 视频组（JVT，Joint Video Team），研究新旳 编码原则H.264/AVC，是MPEG4旳第十部分。 2023年3月正式取得同意。
15
2 、 H.264对帧间预测编码模式下旳改善 搜索块旳大小：支持可变块大小运动补偿 搜索旳精度 ：1/4采样精度运动补偿 搜索范围 参照图象旳数量 参照图象旳选择 预测值旳计算：加权运动补偿预测 消除块效应：循环去块效应滤波器 变换块旳大小 支持短字长变换和完全匹配反变换 采用CAVLC（上下文自适应旳可变长编码）和 CABAC（上下文自适应二进制算术编码）
压缩编码标准
2、数据压缩方法
无损压缩 有损压缩
统计编码
行 程 编 码 哈 夫 曼 编 码 香 农 编 码 算 LZW 术 编 编 码 码
PCM编码 PCM编码
预测编码
变换编码
混合编码
DPCM编码 DPCM编码 ADPCM编码 ADPCM编码 帧间预测 编码
离散余弦 变换 K-L变换 小波变换
JPEG MPEG H.261
二、有损压缩：压缩时会丢失部分数据，且丢失的数 据无法恢复。是不可逆的压缩，即解压缩以后的数据 将模拟量经过采样、量化和编码得到其数字编码。 （脉冲编码调制） 根据算法模型，用已有的样本值对新样本进行预测，得 到一个预测值，将实际值与预测值相减得到预测误差， 再对该误差值进行编码，如果预测越准确，误差值就 对该误差值进行编码， 对该误差值进行编码 越小（那误差的幅度肯定小于原始信号），那编码所需 的位数就可以减少，达到压缩的目的。 将原始信号从一个域（如时间域）变换到另一个域（如 频率域），然后对变换后的信号进行编码。主要用于图 像数据的压缩。
第6章 多媒体数据的压缩
6.1 数据压缩概述
数据压缩的必要性 数据冗余
6.2 数据压缩的基本原理
信息编码基础 数据压缩方法
6.3 数据压缩的编码算法
统计编码（ 统计编码（行程编码 预测编码 变换编码
哈夫曼编码
算术编码） 算术编码）
6.4 常用多媒体数据压缩标准
音频压缩编码标准 静态图像压缩标准 动态图像压缩标准视频压缩编码标准
6.1
数据压缩概述
声音、图像、 声音、图像、视频和动画的数据量太大
1、 压缩的必要性
声音 分钟立体声音乐采样频率为44.1KHZ 16位量化精度的数据量为 44.1KHZ， 1分钟立体声音乐采样频率为44.1KHZ，16位量化精度的数据量为 44.1 * 1000 * 16 * 2 *60 / 8 =10.09MB 存储一首4分钟的歌曲约需40MB 存储一首4分钟的歌曲约需40MB 图像
数字视频技术的国际标准及视频压缩方式
数字视频技术的国际标准及视频压缩方式预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制数字视频技术的国际标准及视频压缩方式数字视频的记录格式有非压缩和压缩两大类。
非压缩记录格式的D1、D2、D3、D5等系列，它是以原有信号码率直接记录输入信号，保持了信号的原有水平，为无损记录。
记录方式又分数字分量(D1、D5)和数字复合(D2、D3)，它们代表了视频设备最高标准，1、数字视频技术的国际标准(1)CCIR601号建议为了便于国际间的节目交换，消除数字设备之间的制式差别，使625行电视系统与525行电视系统之间能够兼容，1982年2月国际无线电咨询委员会(CCIR，现改为国际电联无线电通信部，即ITU-R)第15次全会上通过了601号建议，确定以分量编码为基础：以亮度分量Y 和两个色差分量R-Y，B-Y为基础进行编码，作为电视演播室数字编码的国际标准。
(2)H.261标准H.261简称p×64。
该标准是用于电视电话和电视会议，(3)JPEG 标准静像数据压缩标准JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)，即联合(4) MPEG标准随着数字音频和数字视频技术的广泛应用，ISO的活动MPEG-2是由MPEG开发的第2个标准，于1994年11月正式确定为国际标准。
MPEG-2是“活动作为一种公认的压缩方案，该标准具有开放性、技术成本低、互操作性和灵活性、比特率的可选择扩展性及众多厂商的支持等优势，在网络、通信、卫星等领域被采用。
MPEG-4是1993年开始制定，1998年10月方才定案，直到2000年年初正式成为国际标准。
该标准具有许多引人注目的功能，包括以对象内容为基础。
数字视频压缩的发展_数字视频压缩技术的国际标准不包括
数字视频压缩的发展_数字视频压缩技术的国际标准不包括一、视频压缩标准的原理MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写，是国际标准化组织ISO／IEC下一个制订动态视频压缩编码标准的组织，实质即利用数字压缩手段使运动图像频带压缩的国际标准，于1988年成立。
MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以减小时间冗余度，利用DCT技术以减小图象的空间冗余度，利用熵编码则在信息表示方面减小了统计冗余度。
目前MPEG已颁布了两个活动图像及声音编码的正式国际标准，分别称为MPEG-1和MPEG-2。
二、视频压缩国际标准1、MPEG-1标准。
MPEG-1标准是在数字存储介质中实现对活动图像和声音的压缩编码，编码码率最高为 1.5Mbit/s，支持SIF格式的输入图像即525/625两种格式：352x240x30和352x288x25。
特点是它是一种有损的（即低比特率、及伴随着一些图像和伴音信息的丢失），非平衡（即压缩一幅图像比解压缩慢的多）编码。
具有CD音质，质量级别基本与VHS相当。
MPEG-1是一个开放的、统一的标准，被用于数字电话网络上的视频传输，也被用于做记录媒体或是*****T上传输音频，在商业上尤其是小型激光视盘（VCD）等家庭视像上获得成功应用。
尽管图像质量优于VHS视频的质量，但还不能满足广播级要求。
2、MPEG-2标准。
MPEG-2标准：针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率从3Mb/s～100Mb/s，分辩率为720×480×30（NTSC制）或720×576×25（PAL制）。
标准的正式规范在ISO/IEC*****中。
MPEG-2标准主要利用图像的空间相关性和时间相关性来进行压缩。
其特点是具备扩展功能、增加了分级视频编码工具、能支持隔行视频、更宽的运动补偿范围、画质质量最好、音频特性更为突出。
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6.2 静态图像压缩国际标准
在对图像采样时，可以采用不同的采样频率， 在对图像采样时， 可以采用不同的采样频率，这 种技术称为二次采样。由于亮度比色彩更重要， 种技术称为二次采样。由于亮度比色彩更重要，因而 分量的采样频率可高于对C 的采样频率， 对Y分量的采样频率可高于对Cb、Cr的采样频率，这样 有利于节省存储空间。 常用的采样方案有YUV YUV422 有利于节省存储空间 。 常用的采样方案有 YUV422 和 YUV411。把采样频率最低的分量图像中一个DU 所对应 DU所对应 YUV411。把采样频率最低的分量图像中一个DU 411 的像区上覆盖的所有各分量上的DU按顺序编组为一个 的像区上覆盖的所有各分量上的DU按顺序编组为一个 DU 最小编码单元（MCU） 对灰度图像而言，只有一个Y 最小编码单元（MCU ）。对灰度图像而言，只有一个Y 分量， MCU就是一个数据单元 而对彩色图像而言， 就是一个数据单元。 分量 ， MCU 就是一个数据单元 。 而对彩色图像而言 ， 的采样方案为例，则一个MCU MCU由 分量的DU DU、 以4:1:1的采样方案为例，则一个MCU由 4个Y分量的DU、 分量的DU DU和 分量的DU组成。 DU组成 1个Cb分量的DU和1个Cr分量的DU组成。
1、 JPEG 国际静止图像压缩标准
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG是面向静态图像编码的国际标准 JPEG 是面向静态图像编码的国际标准 。 在 是面向静态图像编码的国际标准。 相同图像质量条件下， JPEG文件拥有比其他 相同图像质量条件下 ， JPEG 文件拥有比其他 图像文件格式更高的压缩比。JPEG目前被广泛 图像文件格式更高的压缩比。JPEG目前被广泛 应用于多媒体和网络程序中， 应用于多媒体和网络程序中 ， 是现今万维网 中使用最广泛的两种图像文件格式之一。 中使用最广泛的两种图像文件格式之一。JPEG 是一种有损压缩， 是一种有损压缩， 即在压缩过程中会丢失数 据，每次编辑JPEG图像后，图像就会被重复压 每次编辑JPEG图像后， JPEG图像后 缩一次，损失就会有所增加。 缩一次，损失就会有所增加。
6.1 图像压缩国际标准
标准 标题 连续 色调 静态 图像 起止 日期 1986.3 ～ 1992.10 目标 比特率 应用场合 主要 编码技术 ·DCT DCT ·知觉量化 知觉量化 ·霍夫曼编码 霍夫曼编码 ·算术编码 算术编码 ·JPEG所有技术 JPEG所有技术 JPEG ·小波变换 小波变换 ·EBCOT EBCOT ·ROI编码 ROI编码 ROI ·可扩展编码 可扩展编码
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG编码算法过程 JPEG编码算法过程
6.2 静态图像压缩国际标准
1、数据分块 数据分块
对图像进行编码前， 对图像进行编码前，将每个分量图像分割成 不重叠的8 像素块， 每一个8 不重叠的8×8像素块， 每一个8×8像素块称为 一个数据单元（DU）。在彩色图像中， JPEG分 ）。在彩色图像中 一个数据单元（DU）。在彩色图像中， JPEG分 别压缩图像的每个彩色分量。虽然JPEG可以压缩 别压缩图像的每个彩色分量。虽然JPEG可以压缩 JPEG 通常的红绿蓝分量，但在YCbCr YCbCr空间的压缩效果 通常的红绿蓝分量，但在YCbCr空间的压缩效果 会更好。 会更好。这是因为人眼对色彩的变化不如对亮度 的变化敏感， 的变化敏感，因而对色彩的编码可以比对亮度的 编码粗糙些， 编码粗糙些，这主要体现在不同的采样频率和量 化精度上。因此，编码前一般先将图像从RGB RGB空 化精度上。因此，编码前一般先将图像从RGB空 间转换到YCbCr空间， YCbCr空间 间转换到YCbCr空间，再把各分量图像分割成 数据块。 8×8数据块。
Px64kb/s
H.261 的音视频 服务
Px64kb/s
:1～ (p:1～30)
H.263
低比特率 通信的 视频编码
8kb/s～ 8kb/s～ 1.5Mb/s
·POTS视频电话 POTS视频电话 POTS ·桌面视频电话 桌面视频电话 ·移动视频电话 移动视频电话
第六章
数字视频压缩标准
6.2 静态图像压缩国际标准
6.2 静态图像压缩国际标准
（3） 无失真（Lossless）方式： 无失真（Lossless）方式： 使用线性预测器， DPCM， 使用线性预测器，如DPCM， 而不是基于 DCT。 DCT。 （4） 分层（Hierarchical）方式： 分层（Hierarchical）方式： 在空间域将源图像以不同的分辨率表示， 在空间域将源图像以不同的分辨率表示 ， 每个分辨率对应一次扫描， 每个分辨率对应一次扫描， 处理时可以基于 DCT或预测编码 可以是渐进式， DCT或预测编码，可以是渐进式，也可以是顺 或预测编码， 序式。 序式。
6.2 静态图像压缩国际标准
2、离散余弦变换（DCT） 离散余弦变换（DCT） 对每个8 对每个8×8的数据块进行DCT后， 得到 的数据块进行DCT后 DCT 的64个系数代表了该图像块的频率成分， 64个系数代表了该图像块的频率成分， 个系数代表了该图像块的频率成分 其中低频分量集中在左上角， 其中低频分量集中在左上角， 高频分量分 布在右下角。其中 F(0,0)(即第一行第一 F(0,0)(即第一行第一 布在右下角。 列元素)代表了直流(DC)系数, 8*8子块的 列元素)代表了直流(DC)系数,即8*8子块的 直流(DC)系数 平均值,要对它单独编码,其余63个叫交流 平均值,要对它单独编码,其余63个叫交流 63 （AC）系数。 AC）系数。
数字视频信息 处理与传输
侯 颖
houying@
第六章
6.1
数字视频压缩标准
图像压缩国际标准
近十年来， 近十年来，图像编码技术得到了迅速发展 和广泛应用，并且日臻成熟， 和广泛应用，并且日臻成熟，其标志就是几个 图像压缩国际标准的制定。即关于静止图像的 图像压缩国际标准的制定。 编码标准JPEG JPEG2000、关于电话/ JPEG和 编码标准JPEG和JPEG2000、关于电话/会议电视 的视频编码标准H.261,H.263 H.261,H.263和关于活动图像的 的视频编码标准H.261,H.263和关于活动图像的 编码标准MPEG MPEGMPEGMPEGH.264等 编码标准MPEG-1，MPEG-2, MPEG-4 和 H.264等。 JPEG (Joint Photographic Expert Group) MPEG (Motion Picture Experts Group)
MPEGMPEG-1
运动图像 及其伴音
MPEGMPEG-2
运动图像 及其伴音
1.5～ 1.5～ 35Mb/s
6.1 图像压缩国际标准
标准 标题 目标 比特率 应用场合 ·因特网 因特网 ·交互式视频 交互式视频 ·2D/3D计算机图形 2D/3D计算机图形 2D/3D 8kb/s～ 8kb/s～ 35Mb/s ·移动通信 移动通信 主要 编码技术 ·MPEG-2所有技术 MPEGMPEG ·小波变换 小波变换 ·运动估计/补偿 运动估计/ 运动估计 ·可扩展编码 ·可扩展编码 ·位图形状编码 位图形状编码 ·对象编码 对象编码 ·动态网络编码 动态网络编码
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG编码 JPEG编码/解码器的流程 编码/
量量量 偏偏 8×8的的的的的的的 偏偏 恢恢的的的的的 IDCT 反量量 量量量 熵熵码 码量 DCT 量量 熵熵码 压压的的 码量
Байду номын сангаас
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG压缩算法的实现步骤： JPEG压缩算法的实现步骤： 压缩算法的实现步骤 • 离散余弦变换（DCT）； 离散余弦变换（DCT）； • 量化（Quantization）； 量化（Quantization）； • Z字型编码（ZigZag Scan）； Scan）； 字型编码（ • 使用差分脉冲编码调制（DPCM） 使用差分脉冲编码调制（DPCM） 对直流系数（DC）进行编码； 对直流系数（DC）进行编码； • 使用游程长度编码（RLE） 使用游程长度编码（RLE） 对交流系数（AC）进行编码； 对交流系数（AC）进行编码； • 熵编码(Entropy Coding)。 熵编码(Entropy Coding)。
MPEG-4 MPEG-
音视频 对象的 通用编码
MPEGMPEG-7 MPEGMPEG-21
多媒体 描述接口 多媒体 框架
多媒体数据库等
6.1 图像压缩国际标准
标准 标题 目标 比特率 应用场合 ·ISDN视频会议 ISDN视频会议 ISDN 主要 编码技术 ·DCT DCT ·自适应量化 自适应量化 ·运动补偿预测 运动补偿预测 ·运动估计 运动估计 ·霍夫曼编码 霍夫曼编码 ·H.261所有技术 H.261所有技术 H.261 ·双向运动补偿 双向运动补偿 ·半像素运动估计 半像素运动估计 ·高级运动估计 高级运动估计 ·重叠运动补偿 重叠运动补偿 ·算术编码 算术编码
6.2 静态图像压缩国际标准
JPEG允许四种编码模式 JPEG允许四种编码模式： 允许四种编码模式： （1） 顺序式（Sequential）DCT方式： 顺序式（Sequential）DCT方式 方式： 从左到右、从上到下对图像顺序进行基 从左到右、 于离散余弦变换（DCT）的编码。DCT理论上 于离散余弦变换（DCT）的编码。DCT理论上 是可逆的，但在计算时存在误差，因而基于 是可逆的，但在计算时存在误差， DCT的编码模式是一种有损编码。 DCT的编码模式是一种有损编码。 的编码模式是一种有损编码
JPEG
·因特网 因特网 数字照相 压缩比 ·数字照相 ·图像/视频 图像/ 图像 为2 编辑 ～30 因特网 移动通信 压缩比 数字照相 遥感 为2 ～50 传真 数字图书馆
JPEG2000
新一代 静态图 像编码 标准