清华大学讲义视频编码基础PPT课件
合集下载
《教程清华版》课件
项目实施
分组进行项目开发，培养学生的团队协作能 力。
项目选题
选择具有实际意义的项目题目，确保学生能 够学以致用。
项目总结
对项目进行总结和评价，帮助学生总结经验 教训。
05
总结与展望
本课程总结
内容全面
案例丰富
本教程清华版ppt课件内容涵盖了各个方面 的知识点，从基础到高级，帮助学生建立 起完整的知识体系。
实践操作
通过实际操作，加深对知识点的理解，提高 实际操作能力。
拓展阅读
鼓励学生阅读相关书籍、文章和资料，扩大 知识面，加深对课程内容的理解。
参与讨论
积极参与课程讨论，与其他学生交流心得体 会，共同进步。
未来发展展望
增加实践环节
为了更好地培养学生的实际操作能力，我 们将增加更多的实践环节和实验项目。
持续更新
我们将根据学科发展的最新动态和 学生的反馈，持续更新和完善本教 程清华版ppt课件的内容和形式。
A
B
C
D
加强互动交流
我们将进一步优化课程设计，增加互动环 节和讨论板块，鼓励学生积极参与和分享 心得体会。
拓展课程领域
根据学科发展的趋势和社会的需求，我们 将逐步拓展本教程的课程领域，为学生提 供更广泛的学习内容。
《教程清华版》ppt课件
目 录
• 引言 • 基础知识 • 主要内容 • 实践环节 • 总结与展望
01
引言
课程简介
课程名称
《教程清华版》ppt课件
适用对象
大学生、研究生、教师等对计算 机科学和信息技术感兴趣的人士
课程特点
以清华大学出版社出版的教材为 基础，结合实际案例，通过丰富 的PPT演示，深入浅出地讲解计算 机科学和信息技术的核心知识
分组进行项目开发，培养学生的团队协作能 力。
项目选题
选择具有实际意义的项目题目，确保学生能 够学以致用。
项目总结
对项目进行总结和评价，帮助学生总结经验 教训。
05
总结与展望
本课程总结
内容全面
案例丰富
本教程清华版ppt课件内容涵盖了各个方面 的知识点，从基础到高级，帮助学生建立 起完整的知识体系。
实践操作
通过实际操作，加深对知识点的理解，提高 实际操作能力。
拓展阅读
鼓励学生阅读相关书籍、文章和资料，扩大 知识面，加深对课程内容的理解。
参与讨论
积极参与课程讨论，与其他学生交流心得体 会，共同进步。
未来发展展望
增加实践环节
为了更好地培养学生的实际操作能力，我 们将增加更多的实践环节和实验项目。
持续更新
我们将根据学科发展的最新动态和 学生的反馈，持续更新和完善本教 程清华版ppt课件的内容和形式。
A
B
C
D
加强互动交流
我们将进一步优化课程设计，增加互动环 节和讨论板块，鼓励学生积极参与和分享 心得体会。
拓展课程领域
根据学科发展的趋势和社会的需求，我们 将逐步拓展本教程的课程领域，为学生提 供更广泛的学习内容。
《教程清华版》ppt课件
目 录
• 引言 • 基础知识 • 主要内容 • 实践环节 • 总结与展望
01
引言
课程简介
课程名称
《教程清华版》ppt课件
适用对象
大学生、研究生、教师等对计算 机科学和信息技术感兴趣的人士
课程特点
以清华大学出版社出版的教材为 基础，结合实际案例，通过丰富 的PPT演示，深入浅出地讲解计算 机科学和信息技术的核心知识
《视频技术基础》第一章 ppt课件
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
无线电波 10 5
频 率 / Hz
红外线
紫外线
101 0 可 见 光 101 5
X射 线 102 0
宇宙射线 102 5
波长 / m 3×10 3
3×10－2
3×10－7 3×10－1 2 3×10－1 7
红 780 nm
19
对比度C
最大亮度Lmax与最小亮度Lmin之比
C L max L min
人眼的明暗感觉是相对的，并不由绝对亮度来决
定。重现的图像亮度无需与景物的实际亮度相等， 只需保持二者的对比度C不变，在屏幕前人眼就可以 获得与景物相同的主观亮度感觉。
20
《视频技术基础》第一章
人眼的分辨力——d 人眼对景物细节的分
辐射功率波谱 或称光谱分布—— 相对辐射功率随不 同波长的分布，如 图所示太阳的辐射 功率谱。
图1－1 太阳的辐射功率波谱
9
《视频技术基础》第一章
绝对黑体——全辐射体，是指不反射， 不透射，完全吸收入射辐射的物体。
光源的色温——光源的可见光谱与某温 度的绝对黑体辐射的可见光谱相同时，绝 对黑体的温度称为该光源的色温，单位以 绝对温度开氏度（K）表示。
39
采用实验的方法进行测定，配标准白光，三基 色光的光通量比例为
F R:F G:F B1 .00:4 0 .50 9:0 0 .07 601
三基色光源
R
G
B
光量调节
待配彩色
视场¡
配色实验原理图
40
2. 配色方程： 1个红基色单位：1[R]—光通量为1lm的红光 1个绿基色单位：1[G]—光通量为4.5907lm
4
无线电波 10 5
频 率 / Hz
红外线
紫外线
101 0 可 见 光 101 5
X射 线 102 0
宇宙射线 102 5
波长 / m 3×10 3
3×10－2
3×10－7 3×10－1 2 3×10－1 7
红 780 nm
19
对比度C
最大亮度Lmax与最小亮度Lmin之比
C L max L min
人眼的明暗感觉是相对的，并不由绝对亮度来决
定。重现的图像亮度无需与景物的实际亮度相等， 只需保持二者的对比度C不变，在屏幕前人眼就可以 获得与景物相同的主观亮度感觉。
20
《视频技术基础》第一章
人眼的分辨力——d 人眼对景物细节的分
辐射功率波谱 或称光谱分布—— 相对辐射功率随不 同波长的分布，如 图所示太阳的辐射 功率谱。
图1－1 太阳的辐射功率波谱
9
《视频技术基础》第一章
绝对黑体——全辐射体，是指不反射， 不透射，完全吸收入射辐射的物体。
光源的色温——光源的可见光谱与某温 度的绝对黑体辐射的可见光谱相同时，绝 对黑体的温度称为该光源的色温，单位以 绝对温度开氏度（K）表示。
39
采用实验的方法进行测定，配标准白光，三基 色光的光通量比例为
F R:F G:F B1 .00:4 0 .50 9:0 0 .07 601
三基色光源
R
G
B
光量调节
待配彩色
视场¡
配色实验原理图
40
2. 配色方程： 1个红基色单位：1[R]—光通量为1lm的红光 1个绿基色单位：1[G]—光通量为4.5907lm
多媒体技术视频编码基础.ppt
运动估计与运动补偿的必要性
residual frame =current frame-reference frame
25
运动估计与运动补偿的必要性
运动估计与运动补偿的必要性
像素的运动轨迹
26
运动估计与运动补偿
运动估计与运动补偿的概念
运动补偿MC(motion compensation)
在图像序列中，相邻帧间的主要变换是由物体的运动引起，检 测物体运动参数，通过运动参数由前一帧预测当前帧，称为运 动补偿 MC
基于块的运动估计与运动补偿
宏块的概念
一个宏块 : 4个Y 块 1个Cb块1个Cr块
Байду номын сангаас31
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
宏块的概念
一个宏块 : 4个Y 块 1个Cb块1个Cr块
32
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
自适应块运动补偿
块越小 ，residual frame 的能量越小，运动补偿效果越好。 最好的运动补偿块大小应是自适应的，即自适应（Adaptive）
Sub-pixel 运动估计
42
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
Sub-pixel 运动估计 4×4的Quarter-pixel运动补偿需要插值，与16×16整数像素相比
运动补偿算法复杂度高。 两种情形
4×4 Quarter-pixel 用较多的字节编码向量 ，用较少的字节编码剩余。 16×16 Integer-pixel 用较多的字节编码剩余能量，用较少的字节编码向量。
54
运动估计与运动补偿
快速运动估计（Fast ME）算法
三步搜索算法
55
residual frame =current frame-reference frame
25
运动估计与运动补偿的必要性
运动估计与运动补偿的必要性
像素的运动轨迹
26
运动估计与运动补偿
运动估计与运动补偿的概念
运动补偿MC(motion compensation)
在图像序列中，相邻帧间的主要变换是由物体的运动引起，检 测物体运动参数，通过运动参数由前一帧预测当前帧，称为运 动补偿 MC
基于块的运动估计与运动补偿
宏块的概念
一个宏块 : 4个Y 块 1个Cb块1个Cr块
Байду номын сангаас31
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
宏块的概念
一个宏块 : 4个Y 块 1个Cb块1个Cr块
32
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
自适应块运动补偿
块越小 ，residual frame 的能量越小，运动补偿效果越好。 最好的运动补偿块大小应是自适应的，即自适应（Adaptive）
Sub-pixel 运动估计
42
运动估计与运动补偿
基于块的运动估计与运动补偿
Sub-pixel 运动估计 4×4的Quarter-pixel运动补偿需要插值，与16×16整数像素相比
运动补偿算法复杂度高。 两种情形
4×4 Quarter-pixel 用较多的字节编码向量 ，用较少的字节编码剩余。 16×16 Integer-pixel 用较多的字节编码剩余能量，用较少的字节编码向量。
54
运动估计与运动补偿
快速运动估计（Fast ME）算法
三步搜索算法
55
PPT课件 数字视频设计与制作技术(第二版)
服务器
辑系统
作如选材、合成和编辑都
是以综合方式完成的 ）
1.3 数字视频基础
• 1.3.1 视频的基础知识 • 1.3.2 视频压缩编码的基本概念 • 1.3.3 常见数字视频格式 • 1.3.4 视频格式转换工具软件 • 1.3.5 数字视频素材的获取
1.3.1 视频的基础知识
• （1）模拟视频和数字视频 • （2）视频的制式 • （3）数字视频的生成
图1-4 演播控制室
图1-5 演播室摄像机
1.1.3 电视节目制作人员的组成和职责
• 1. 导演 • 2. 摄像 • 3. 录像 • 4. 场记 • 5. 美工 • 6. 灯光 • 7. 编辑 • 8. 录音 • 9. 解说
1.2 基于多媒体的数字视频制作
• 同样包括“前期制作”和“后期制作”两个阶 段。其各个制作阶段的工作任务与电视节目制 作基本相似。
1.3.2 视频压缩编码的基本概念
• 1. 有损和无损压缩 • 无损压缩指压缩前和解压缩后的数据完全一致。多数的无损压缩
都采用RLE行程编码算法。 • 有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩
的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而 且丢失的信息不可恢复。
• 2. 帧内和帧间压缩
• 3. 对称和不对称编码
• 对称性是压缩编码的一个关键特征。
• 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。
• 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，即以不同的速度进行压缩和解 压缩。
1.3.3 常见数字视频格式
图1-1 便携式摄像设备
1.1.2 电视节目制作的方式
第四章 视频编码基础PPT课件
4）看成二阶马尔可夫信源，则信源熵： H 3 ( X ) H 2 1 ( X ) 3 . 1 比 特 / 符 号
5）看成无穷阶马尔可夫信源，则信源熵：
H ( X ) 1 . 4 比 特 /符 号
信源相对熵：
H(X) 1.40.29
Hmax(X) 4.76
信源冗余度： E1H (X) 10.290.71
并且这种冗余度在解码后还可无失真 地恢复。 （2）利用人的视觉特性，在不被主观视觉 察觉的容限内，通过减少表示信号的 精度，以一定的客观失真换取数据压缩。
10
第四章 视频编码基础
4、图像信号的冗余度
图像信号的冗余度存在于结构和统计两方面。
① 空间冗余 相邻像素/行变化小
在一幅图像中某一块面积上相邻像素的亮 度和色度信息存在空间连贯性相似。一幅 图像的亮度和色度信息中基本相同，存在 多余信息。
A 0.064 J 0.001 S 0.051 2）按实际概率分布，且 B 0.013 K 0.005 T 0.08 无相关性，则信源熵：
C 0.022 L 0.032 U 0.023
D 0.032 M 0.020 V 0.008 H 1(X )H 0 1(X )
E 0.103 N 0.057 W 0.018 F 0.021 O 0.063 X 0.001 G 0.015 P 0.015 Y 0.016
第四章 视频编码基础
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
第四章 视频编码基础
4.1 视频编码系统概述
信源
信源编码
用户
清华大学多媒体课件 (23)
+
输入
转换为 PCM
自适应 预测器
(b) ADPCM 解 码
G.721简化框图
同步编码 调节
64bit/s A 律或 µ 律输出
量化器归一化输入
Log2 d(k) y(k)
[3.12 +∞] [2.72 3.12] [2.34 2.72] [1.91 2.34] [1.38 1.91] [0.62 1.38] [-0.98 0.62] [-∞ -0.98]
Xin
输入 发送器
SB-ADPCM 编码器
辅助数据通道 输入0,8,16bit/s
64kbit/s 数据内插装置 输出
64bit/s音频译码
音频信号 输出 接收器
X out
SB-ADPCM 解码器
数据分解装置 64kbit/s 输入
辅助数据通道 输出0,8,16bit/s
图3.10 G.722编码的框图
编码误差
感知加权
最小MSE
滤波器
(a)
激励VQ 码本
从通道来 的VQ索引
增益
后向增益 自适应
已编码语音
+
50阶LPC 预测器
自适应 后虑波器
后虑波器的 语音信号输出
后向LPC 分析
(b)
图3.16 CELP 16kbit/s语音编/解码框图 a.为编码器，b.为解码器
本建议公布于1984年， 1986年作了进一步修订。
S(k)
64bit/s A 律或 µ PCM 律
转换为
+
标准 PCM S (k) I
+ d(k)
Se(k)
自适应 量化器
I(k) 32kbit/s 输出
信息论与编码教学课件(全)
信息论与编码教学课件(全)
目录
• 课程介绍与背景 • 信息论基础 • 编码理论基础 • 信道编码技术 • 数据压缩技术 • 多媒体信息编码技术 • 课程总结与展望
01
课程介绍与背景
Chapter
信息论与编码概述
信息论的基本概念
01
信息、信息量、信息熵等
编码的基本概念
02
信源编码、信道编码、加密编码等
02
极化码（Polar Codes）
一种新型信道编码方式，通过信道极化现象实现高效可靠的信息传输。
03
深度学习在信道编码中的应用
利用深度学习技术优化传统信道编码算法，提高编码性能和效率。
05
数据压缩技术
Chapter
数据压缩概述与分类
数据压缩定义
通过去除冗余信息或使用更高效的编码方式，减小数据表示所需存储空间的过 程。
线性分组码原理：线性分组码是一 种将信息序列划分为等长的组，然 后对每组信息进行线性变换得到相 应监督位的编码方式。
具有严谨的代数结构，易于分析和 设计；
具有一定的检错和纠错能力，适用 于各种通信和存储系统。
循环码原理及特点
循环码原理：循环码是一种特殊的线 性分组码，其任意两个码字循环移位
后仍为该码的码字。
03
编码理论基础
Chapter
编码的基本概念与分类
编码的基本概念
编码是将信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，以 满足传输、存储或处理的需要。
编码的分类
根据编码的目的和原理，可分为信源编码、信道编码、加密编 码等。
线性分组码原理及特点
线性分组码特点
监督位与信息位之间呈线性关系， 编码和解码电路简单；
目录
• 课程介绍与背景 • 信息论基础 • 编码理论基础 • 信道编码技术 • 数据压缩技术 • 多媒体信息编码技术 • 课程总结与展望
01
课程介绍与背景
Chapter
信息论与编码概述
信息论的基本概念
01
信息、信息量、信息熵等
编码的基本概念
02
信源编码、信道编码、加密编码等
02
极化码（Polar Codes）
一种新型信道编码方式，通过信道极化现象实现高效可靠的信息传输。
03
深度学习在信道编码中的应用
利用深度学习技术优化传统信道编码算法，提高编码性能和效率。
05
数据压缩技术
Chapter
数据压缩概述与分类
数据压缩定义
通过去除冗余信息或使用更高效的编码方式，减小数据表示所需存储空间的过 程。
线性分组码原理：线性分组码是一 种将信息序列划分为等长的组，然 后对每组信息进行线性变换得到相 应监督位的编码方式。
具有严谨的代数结构，易于分析和 设计；
具有一定的检错和纠错能力，适用 于各种通信和存储系统。
循环码原理及特点
循环码原理：循环码是一种特殊的线 性分组码，其任意两个码字循环移位
后仍为该码的码字。
03
编码理论基础
Chapter
编码的基本概念与分类
编码的基本概念
编码是将信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，以 满足传输、存储或处理的需要。
编码的分类
根据编码的目的和原理，可分为信源编码、信道编码、加密编 码等。
线性分组码原理及特点
线性分组码特点
监督位与信息位之间呈线性关系， 编码和解码电路简单；
《清华大学多媒体》课件
3 交ห้องสมุดไป่ตู้性
支持用户与多媒体环境进行交互，用户在互 动中获得更加丰富的体验。
4 实时性
多媒体信息的处理和传输需要较高的实时性， 使多媒体技术具有更高的难度和挑战性。
多媒体数据的压缩和解压技术
图像压缩
包括有损压缩和无损压缩两种方 法，有效地减小图像数据的存储 和传输量。
视频压缩
采用各种算法和编解码器对视频 信息进行压缩，包括帧内压缩和 帧间压缩。
多媒体的未来展望
领域 虚拟现实 跨媒体 人工智能
未来展望
多媒体技术与虚拟现实的结合将打造更为沉浸式 的体验。
不同媒体之间的互动和融合将进一步满足人们对 于“全媒体”需求。
多媒体技术与人工智能的结合将推动人机交互方 式的创新。
未来，多媒体将以更加丰富的形式和更高的体验为人类提供不断前行的动力。
音频增益
对音频数据进行增益，以提高音量和清晰度。
多媒体实时传输和内容分发网络技术
1
传输协议和流媒体技术
采用各种传输协议和流媒体技术，如RTSP、RTP、HLS、DASH等，提供多媒体 实时传输功能。
2
多媒体数据质量保证
对多媒体传输过程中的数据质量问题进行监测和保证，包括网络延迟、带宽波动、 丢包等问题。
清华大学多媒体PPT课件
欢迎来到《清华大学多媒体》PPT课程！本课程涵盖多媒体的基本概念和各种 主要技术，全方位地带你领略多媒体的魅力。
多媒体的概念与特点
1 多元媒介性
音频、视频、文字和图像的表现形式相互融 合，形成一种新的体验形式。
2 数字化
数字技术对多媒体数字信息的存储、压缩、 传输和显示提供了强大的技术支持。
3
内容分发网络技术
清华大学多媒体课件 (18)
2.3.1 查找表LUT ( Look Up Table)
正程52.2us 逆程11.8us
实时 在0.1us 内处理一个像素（分辨率 512 X 512 ） 在0.2us 内处理一个像素（分辨率 256 X 256 ）
Sin /Cos 表 乘法器 调色板
视频信号处理器中有两个查找表：
输入查找表 IN LUT 输出查找表 OUT LUT
LUT实际上是实时的函数变换
对数 反对数 求反 二值化 直方图均衡化
照相机 IN LUT 的作用： 取对数。 OUT LUT 的作用：取反对数。 求反 255
0
255
二值化
输出
输入
直方图均衡化
黑白256级输入，输出亦要256级。
视频信号的实时处理
为了解决
1). 利用大型高速计算机组成通用视频信 号处理系统。
2). 小型高速阵列机。 3). 采用专用的视频处理机。
查找表LUT ( Look Up Table) 基于DSP的视频信号快速处理器 流水线结构的图像处理机
x
亮
暗
照片范围在此很亮
照片很暗
具有多路开关反馈功能的LUP
图像及视频编码技术PPT88页
图像及视频编码技术
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
88
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
88
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
清华大学多媒体课件 (6)
多媒体艺术
创意多媒体作品结合艺术表达方式，展现独特的审 美魅力。
多媒体广告
运用多媒体技术打造吸引眼球的广告宣传效果。
多媒体行业发展及趋势
1
行势。
2
行业发展趋势展望
展望多媒体行业未来的发展方向和前景。
清华大学多媒体课件
欢迎来到清华大学多媒体课件！本课程将介绍多媒体技术的分类以及图像处 理、音频处理和视频处理等方面的知识。
多媒体技术的分类
图像处理技术
涉及数字图像和矢量图像的 表示和处理方法，以及图像 压缩技术。
音频处理技术
介绍音频数据的表示，音频 滤波、音频压缩和音频编解 码等处理技术。
视频处理技术
探讨视频数据的表示，视频 编码标准和视频压缩技术。
图像处理技术
1 图像的表示
讲解数字图像和矢量图像 的概念和特点。
2 图像的处理方法
介绍空间域处理和频率域 处理两种常用图像处理方 法。
3 图像压缩技术
比较无损压缩和有损压缩 两种图像压缩技术。
音频处理技术
1
音频数据表示
讨论音频数据在时间域和频率域的表示方式。
2
音频处理技术
介绍音频滤波、音频压缩和音频编解码等音频处理技术。
视频处理技术
1
视频数据表示
解释帧数据和GOP数据的概念及其在视频中的应用。
2
视频处理技术
探索视频编码标准和视频压缩技术的原理和方法。
多媒体技术的应用
多媒体学习
借助多媒体技术提供丰富、互动的教育学习体验。
多媒体娱乐
通过多媒体技术为观众提供身临其境的娱乐体验。
相关主题
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基于内容的编码方法:
(1)基于物体的分析与合成编码 物体分割、形状、运动、纹理
(2)基于知识的编码 物体模型
(3)语义编码 行为、参数、轨迹
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视频压缩的性能指标
• 衡量压缩算法的三个主要性能指标 （1）压缩比； （2）压缩质量（失真）； （3）压缩与解压缩的速度。
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变换编码的原理
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变换编码的系统构成
信源序列 变换 变换域采样 量化编码
存储和传输
再现序列
反变换 逆量化
译码
变换设计准则
变换编码器的性能取决于所用的基函数。一个好的变换 应该满足(1)对欲量化的信号去相关，以便可以对各个值有 效地使用标量量化而不会损失过多编码效率。(2)将原始象 素块的能量尽量压缩到五少道数口生几活网个五系道口数论。坛
• 信息 结构冗余
– 纹理冗余——规则纹理、相互重叠的 结构表面
• 视/听觉冗余
– 视觉、听觉敏感度和非线性感觉
• 知识冗余
– 凭借经验识别
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224色
1011 0001 1100
1011 0101
0100012108色11100100
1011 1100 0101 1111 1010
Digital Video Coding Overview
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按编码方法分类：
• 基于波形的编码： 基于数据统计，去掉的是数据冗余，尽可能准确地
表示各个象素的颜色值，而不考虑一组象素可以表示 一个物体。 • 基于内容的编码：
把视频帧分成对应于不同物体的区域，并分别编码 这些物体，去掉的是内容冗余。其中基于对象 (Object-Based)方法称为中层压缩编码方法；而基于 语义(Syntax-Based)方五道法口生称活网为五道高口论层坛压缩编码方法。
• 不能兼得时，要综合考虑。 • 压缩质量评价
– 主观评价 ：平均意见得分（MOS）、五分制（优良中差劣） – 客观评价：均方误差、加权均方误差、信噪比、峰值信噪比（图
像）、分段信噪比（音频）、似然比、谱失真测度
SN(R dB)10lo五1g道0口 生rx2 2活网 五P 道口S论坛N(dRB )10lo1g0xm 2r2ax
2.1 视频编码基础
• Digital Video Coding Overview • Video Compression Techniques
• 率失真基础
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多媒体数据压缩的可能性
• 统计冗余
– 空间冗余——规则物体的物理相关性
– 时间冗余——视频与动画画面间以及 音频帧间的相关性
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运动估计
近几年运动估计技术(Motion Estimation)十 分活跃。在H.26X，MPEG标准编码中都用到 这个技术。
关键问题： •运动表示：怎样将运动场参数化 •运动估计准则：用什么样的准则来估计上述参数 •优化方法：怎样五道搜口生索活网到五最道口优论参坛 数
DCT是从DFT引出的。DFT可以得到近似于 最佳变换的性能，但DFT的运算次数太多，且 需要复数运算。DCT从DFT中取实部，并可用 快速余弦变换算法，因此大大加快了运算。同 时其压缩性能十分逼近最佳变换的压缩性能。 所以，DCT在图像压缩中得到了广泛的应用。
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客观指标与主观感知的差异
峰值信噪比=5.98
峰值信噪比=6.24
一般认为：峰值信噪比与图像质量近似成正比关系。
峰值信噪比度量与人的视觉感知并不完全一致！
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2.1 视频编码基础
• Digital Video Coding Overview • Video Compression Techniques
K-L变换
数据压缩主要是去除信源的相关性。若考虑到信
号存在于无限区间上，而变换区域又是有限的，那 么表征相关性的统计特性就是协方差矩阵。
当协方差矩阵中除对角线上元素之外的各元素都
为零时，就等效于相关性为零。所以，为了有效地
进行数据压缩，常常希望变换后的协方差矩阵为一
对角矩阵，同时也希望主对角线上各元素随ｉ，ｊ
Frame 1
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Frame 2
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Residual Frame
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运动的表示
按编码方法分类：
编码器 分析
有损 量化
无损 二进制编码
信源模型 合成
解码器
量化参数 逆量化
参数统计
信道
噪声
二进制解码
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基于波形的编码方法：
1.假设象素统计独立的信源模型 — PCM 2.考虑邻近象素的统计相关性：
空间相关性：变换编码方法 时间相关性：预测编码方法 3.数据的统计相关性：熵编码
例：有两个相邻采样值X1和X2，每一采样值用3bit编 码，因此有8个幅度等级，两个为： 8*8=64种。
x2
y2
y1
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x1
变换编码的原理
在变换编码时，初始数据要从初始空间或时间域进 行数学变换，变换为一个更适于压缩的抽象域。该过 程是可逆的；即使用反变换可恢复原始数据。如将时 域信号变换到频域，因为声音、图像大部分信号都是 低频信号，在频域中信号的能量较集中，再进行采样、 编码就可以压缩数据。
• 率失真基础
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基于块的混合编码
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图象视频编码系统的组成：
编码器
分析 变换/预测
有损 量化
无损 二进制编码
信源模型 合成
量化参数 逆量化
参数统计
信道
噪声
二进制解码
解码器
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变换编码的原理
变换编码是进行一种函数变换，映射变 换从信号域变换到另一个信号域。
的增加很快衰减。因此，变换编码的关键在于：在
已知Ｘ的条件下，根据它的协方差矩阵去寻找一种
正交变换Ｔ，使变换后的协方差矩阵满足或接近为
一对角矩阵。
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离散余弦变换(DCT变换)
如果变换后的协方差矩阵接近对角矩阵，该 类变换称准最佳变换，典型的有DCT、DFT、 WHT、HrT等。其中，最常用的变换是离散余 弦变换DCT。
基于内容的编码方法:
(1)基于物体的分析与合成编码 物体分割、形状、运动、纹理
(2)基于知识的编码 物体模型
(3)语义编码 行为、参数、轨迹
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视频压缩的性能指标
• 衡量压缩算法的三个主要性能指标 （1）压缩比； （2）压缩质量（失真）； （3）压缩与解压缩的速度。
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变换编码的原理
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变换编码的系统构成
信源序列 变换 变换域采样 量化编码
存储和传输
再现序列
反变换 逆量化
译码
变换设计准则
变换编码器的性能取决于所用的基函数。一个好的变换 应该满足(1)对欲量化的信号去相关，以便可以对各个值有 效地使用标量量化而不会损失过多编码效率。(2)将原始象 素块的能量尽量压缩到五少道数口生几活网个五系道口数论。坛
• 信息 结构冗余
– 纹理冗余——规则纹理、相互重叠的 结构表面
• 视/听觉冗余
– 视觉、听觉敏感度和非线性感觉
• 知识冗余
– 凭借经验识别
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224色
1011 0001 1100
1011 0101
0100012108色11100100
1011 1100 0101 1111 1010
Digital Video Coding Overview
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按编码方法分类：
• 基于波形的编码： 基于数据统计，去掉的是数据冗余，尽可能准确地
表示各个象素的颜色值，而不考虑一组象素可以表示 一个物体。 • 基于内容的编码：
把视频帧分成对应于不同物体的区域，并分别编码 这些物体，去掉的是内容冗余。其中基于对象 (Object-Based)方法称为中层压缩编码方法；而基于 语义(Syntax-Based)方五道法口生称活网为五道高口论层坛压缩编码方法。
• 不能兼得时，要综合考虑。 • 压缩质量评价
– 主观评价 ：平均意见得分（MOS）、五分制（优良中差劣） – 客观评价：均方误差、加权均方误差、信噪比、峰值信噪比（图
像）、分段信噪比（音频）、似然比、谱失真测度
SN(R dB)10lo五1g道0口 生rx2 2活网 五P 道口S论坛N(dRB )10lo1g0xm 2r2ax
2.1 视频编码基础
• Digital Video Coding Overview • Video Compression Techniques
• 率失真基础
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多媒体数据压缩的可能性
• 统计冗余
– 空间冗余——规则物体的物理相关性
– 时间冗余——视频与动画画面间以及 音频帧间的相关性
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运动估计
近几年运动估计技术(Motion Estimation)十 分活跃。在H.26X，MPEG标准编码中都用到 这个技术。
关键问题： •运动表示：怎样将运动场参数化 •运动估计准则：用什么样的准则来估计上述参数 •优化方法：怎样五道搜口生索活网到五最道口优论参坛 数
DCT是从DFT引出的。DFT可以得到近似于 最佳变换的性能，但DFT的运算次数太多，且 需要复数运算。DCT从DFT中取实部，并可用 快速余弦变换算法，因此大大加快了运算。同 时其压缩性能十分逼近最佳变换的压缩性能。 所以，DCT在图像压缩中得到了广泛的应用。
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客观指标与主观感知的差异
峰值信噪比=5.98
峰值信噪比=6.24
一般认为：峰值信噪比与图像质量近似成正比关系。
峰值信噪比度量与人的视觉感知并不完全一致！
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• Digital Video Coding Overview • Video Compression Techniques
K-L变换
数据压缩主要是去除信源的相关性。若考虑到信
号存在于无限区间上，而变换区域又是有限的，那 么表征相关性的统计特性就是协方差矩阵。
当协方差矩阵中除对角线上元素之外的各元素都
为零时，就等效于相关性为零。所以，为了有效地
进行数据压缩，常常希望变换后的协方差矩阵为一
对角矩阵，同时也希望主对角线上各元素随ｉ，ｊ
Frame 1
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Frame 2
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运动的表示
按编码方法分类：
编码器 分析
有损 量化
无损 二进制编码
信源模型 合成
解码器
量化参数 逆量化
参数统计
信道
噪声
二进制解码
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基于波形的编码方法：
1.假设象素统计独立的信源模型 — PCM 2.考虑邻近象素的统计相关性：
空间相关性：变换编码方法 时间相关性：预测编码方法 3.数据的统计相关性：熵编码
例：有两个相邻采样值X1和X2，每一采样值用3bit编 码，因此有8个幅度等级，两个为： 8*8=64种。
x2
y2
y1
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x1
变换编码的原理
在变换编码时，初始数据要从初始空间或时间域进 行数学变换，变换为一个更适于压缩的抽象域。该过 程是可逆的；即使用反变换可恢复原始数据。如将时 域信号变换到频域，因为声音、图像大部分信号都是 低频信号，在频域中信号的能量较集中，再进行采样、 编码就可以压缩数据。
• 率失真基础
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图象视频编码系统的组成：
编码器
分析 变换/预测
有损 量化
无损 二进制编码
信源模型 合成
量化参数 逆量化
参数统计
信道
噪声
二进制解码
解码器
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变换编码的原理
变换编码是进行一种函数变换，映射变 换从信号域变换到另一个信号域。
的增加很快衰减。因此，变换编码的关键在于：在
已知Ｘ的条件下，根据它的协方差矩阵去寻找一种
正交变换Ｔ，使变换后的协方差矩阵满足或接近为
一对角矩阵。
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离散余弦变换(DCT变换)
如果变换后的协方差矩阵接近对角矩阵，该 类变换称准最佳变换，典型的有DCT、DFT、 WHT、HrT等。其中，最常用的变换是离散余 弦变换DCT。