数字电视国际标准

信息工程系
23.03.2021
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5.4 JPEG标准
1. 基于DCT的编码器和解码器 基于DCT的JPEG编码器：
8×8方块
基于DCT的编码器
正向DCT
量化器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
熵编码器 压缩图像数据
源图像数据
专用数据表 专用数据表
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5.4 JPEG标准 基于DCT的JPEG解码器：
基于DCT的解码器
这种低频在前高频在后Zig-Zag扫描的排列方式也称带状 编码，因为它和频带由低到高呈带状一致。这和量化步长 逐步提高的方式一致，所以也称门限系数排列方式
对于直流分量DC进行差分脉冲编码
DCi
D C i-1
B i-1
Bi
D IF F = D C i-D C i-1
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压缩图像数据
熵解码器 去量化器 反向DCT
专用数据表 专用数据表
重建源图像
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5.4 JPEG标准
JPEG标准中的像素
以NTSC制为例，它的视频最高频率为4.2MHz， 故抽样频率可取8.4MHz至9MHz
NTSC制 行频 行周期
fH tH 59 f1H.94 635.2 2 55 55 615 s734.25H z
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5.4 JPEG标准
量化矩阵量化
正量化：
GQ(u,v)取整数G Q((uu,,vv))
G (u,v)
Q (u,v)
式中
为DCT系数，
反G 量'(u 化,v)：GQ(u,v) Q (u,v)
为量化步长
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5.4 JPEG标准
经Zig-Zag扫描后，把二维量化系数转换为一维数据序列， 以便进行熵编码
td 0.835tH
每行的显t 示d 时0 .间8 3 5 6 3 .5 5 5 6 5 3 .0 6 9s
fs 9.045MHz
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若设抽样频率
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5.4 JPEG标准
▪ 则 t d 时间内的抽样数N如下式所示 N f s t d 9 . 0 4 5 M H z 5 3 . 0 6 9 s 4 8 0
5.4 JPEG标准
3. 熵编码器 熵编码也称无损编码或无误差编码。熵编码分为两
个步骤，其一为中间熵编码，其二是可变长度熵 编码
JPEG标准的DCT变换编码、解码过程及熵编码的 具体操作方法请见附录
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5.4 JPEG标准 4. 数据交换格式
SOI
帧
EOI
(表/杂项) 帧头
(Baseline Sequential Codec)方法 无损压缩：又称预测压缩方法
JPEG编码压缩的基本算法及H.261的帧内模式相似， JPEG标准的图像压缩是在本帧内进行, 与前后帧无关
JPEG可用于活动图像压缩编码，只不过压缩方法只限于 帧内进行，不作运动补偿和帧间差运算。这种用于活动图 像的压缩技术称作：M-JPEG(Motion-JPEG), 主要用于高 质量图像压缩编码方案中，例如电视台节目编辑中
国际电报电话咨询委员会 CCITT(后改为国际电信联盟 ITU)。
国际电工委员会(IEC)也参加合作
1992年7月通过了标准的第一部分，后又对有关测试标准
草案(即标准的第二部分)作了进一步修改
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5.4 JPEG标准
JPEG包含两种基本压缩方法： 有损压缩：基于DCT的有损压缩，又称为基线顺序编解码
▪
抽样数N:一行中的显示区或称有效像素区中的
像素数
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5.4 JPEG标准
像素形状
又称为纵横比，按JPEG标准规定像素纵横比为1： 1，也就是像素为正方形
例如上述NTSC制中一行像素为480个，若像素纵 横比为1：1，图像尺寸纵横比为3：4，则一帧图 像应有的行数为480×3／4＝360行
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5.4 JPEG标准
JPEG的目标：
JPEG用于连续变化的静止图像
连续变化是指灰度等级和颜色两方面的连续变化
静止图像数据压缩标准 JPEG
Joint Photo-Graphic Experts Group
联合图像专家组
从1986年正式开始制订,由多个国际组织联合制定:
国际标准组织 ISO
光栅转换或扫描转换：NTSC制一帧图像为525行，
其中包含两场，若扣除两场的场消隐360 所/4需51 78 40 行% ，
则余451行,转换到360行,则需要并行。
按
，则每10行需要并成8行，这就是
图像光栅处理中常用的光栅转换或扫描转换
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5.4 JPEG标准 JPEG压缩流程示意图
1 7 1 8 2 4 4 7色9 9度9 9量9 9化9 矩9 阵
18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 56 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99
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5.4 JPEG标准
2. 离散余弦变换和DCT系数量化
JPEG标准是将“二维”空间的图像数据用离散余弦 变换DCT公式变换到二维频域成为二维频率系数。 变换后的系数经量化矩阵量化
1 6 1 1 亮1 0 度1 6 量2 4 化4 0矩阵5 1 6 1
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
扫描1
DNL段
扫描2
扫描未
(表/杂项) 扫描1
ECS0
RST0
熵编码 0
(MUC1 ),(MUC2 ),厖 ..(MUCRi )
ECS未-1
RST未-1
ECS未
熵编码末 (MUCn ),(MUCn+1 ),厖 ..(MUC末)