视频压缩技术

压缩实现的基础
数据或频带压缩的可能性：1）存在着两种类型的分量： 存在着两种类型的分量：
即异常的、不可预见的信号分量和可以预见的信号分量。 ） 即异常的、不可预见的信号分量和可以预见的信号分量。2）其余部分称为 冗余，因为它不是必需的信息（相邻像素、相邻行和相邻桢间）。 ）。冗余来源 冗余，因为它不是必需的信息（相邻像素、相邻行和相邻桢间）。冗余来源 于图像像素时间和空间上的相关性。 于图像像素时间和空间上的相关性。
视频压缩技术
为什么要压缩？ 为什么要压缩？
只有降低存储和带宽要求，才能使用数字视频技术，而降低这些要求 也正是压缩的目的。 压缩是一种使用较少的数据来表现数字音频和视频信息的方法。 复合视频系统，如PAL 复合视频系统，如PAL 、NTSC 和SECAM, 都是压缩的形式，这是因 为它们在进行彩色电视广播时使用的带宽与黑白电视中使用的带宽相 同。
mpeg对我国信息技术产品及产业发 mpeg对我国信息技术产品及产业发 展的重要意义
目前，我国从事mpeg技术研究的单位和公司还是 目前，我国从事mpeg技术研究的单位和公司还是 较多的，从数字技术的发展趋势，mpeg对我国信 较多的，从数字技术的发展趋势，mpeg对我国信 息技术产品及产业发展无疑是巨大的。美国2006 息技术产品及产业发展无疑是巨大的。美国2006 年广播电视全部数字化。我国申奥成功，在举办 奥运会时，对外广播必然也会要求数字化。我国 现有数字卫星电视接收机将来允许百姓接收后， 也会大量发展，在通信和其它涉及图像压缩的企 业，都需要使用mpeg压缩。因此，在广播电视， 业，都需要使用mpeg压缩。因此，在广播电视， 工业电视，家用信息产品，通信等许多领域有大 量需要用mpeg技术的产品，一定会形成新的产业。 量需要用mpeg技术的产品，一定会形成新的产业。
主要图像压缩的通用方法：预测编码、变换编码、 预测编码、变换编码、
矢量量化和运动补偿 。 预测编码主要包括可变字长编码。 预测编码主要包括可变字长编码。 变换编码的常用方法是DCT方法 方法。 变换编码的常用方法是DCT方法。
压缩系统
一个压缩系统由下述成分组成： 1.数字化，取样和分割 1.数字化，取样和分割 2.冗余度的降低 2.冗余度的降低 3.熵值的降低 3.熵值的降低 4.熵编码 4.熵编码 关键的项目：运动补偿、（空间域、时间 域的相关性）、量化过程的压缩、桢内编 码、桢间编码
主要的名词解释
帧内编码：针对一幅图像内部空间性冗余的技术； 桢间编码：针对图像组内的利用时间性冗余的技术； 量化过程：舍弃图像取样值较不重要的比特，以尽量少的 数据进行传送，仍可保持图像质量； 变换编码：变换编码的主要措施是将一组Байду номын сангаас据变换成另一组相关性
很少的数据，以利于在编码时使用很少的码字。（目前常用的DCT变 很少的数据，以利于在编码时使用很少的码字。（目前常用的DCT变 换） DCT变换：离散的余旋 DCT变换：离散的余旋 变换。 可变长编码：对于不同概率的消息用不同长度的码字进行编码。 熵： 熵是对一个消息进行编码时最小平均比特数的理论值。
实现mpeg标准的软硬件内容和开发 实现mpeg标准的软硬件内容和开发 难度
实现mpeg标准软件的主要内容：如何对视频压缩及编码采用什 实现mpeg标准软件的主要内容：如何对视频压缩及编码采用什 么算法，如何用最佳方案实施。因为mpeg标准对于发和收是不对称的， 么算法，如何用最佳方案实施。因为mpeg标准对于发和收是不对称的， 发端难度较大，收端相对简单，只要符合统一标准，各种机型基本标 准达到都能接收解码。因此，接收解码芯片有很多厂家制作，如：法 国汤姆逊，日本富士通，韩国三星，美国csi等等，实际有20多家大量 国汤姆逊，日本富士通，韩国三星，美国csi等等，实际有20多家大量 生产。由于市场竞争激烈，技术发展很快，芯片都在提高集成度和增 加功能，将cpu和 加功能，将cpu和mpeg -2解码，将开放式平台如open-tv中间件都制在 解码，将开放式平台如open-tv中间件都制在 一个芯片中，价格由原来的70-80美元，降到30-40美元。 一个芯片中，价格由原来的70-80美元，降到30-40美元。 收端只要选用合适的芯片，其软件制作和硬件设计难度都不 太大。因为软件开发可以得到芯片制造商的技术支持或其他软件开发 商的技术支持，整机只要设计制造没有问题，基本没有很大的调试工 作，就可以批量生产。 发端软件开发难度较大，关键是如何用最佳的无损压缩算法 实现运动补偿预测，变换域编码和dct编码。硬件基本上都参考国外样 实现运动补偿预测，变换域编码和dct编码。硬件基本上都参考国外样 机，选购国外器材。主要是量少，做样机没有问题，但没有正式产品 或产量有限，质量不稳定，没有投入正式使用。
MPEG视频图像压缩算法的缺陷 MPEG视频图像压缩算法的缺陷
MPEG算法理论虽然已经非常成熟，但是在技术上却很难克 MPEG算法理论虽然已经非常成熟，但是在技术上却很难克 服噪声、雪花和“鬼影” 服噪声、雪花和“鬼影”对压缩图像质量的影响，对于劣 质的视频信号源，MPEG算法会将噪声和缺陷放大，使图 质的视频信号源，MPEG算法会将噪声和缺陷放大，使图 形图像进一步恶化，这就使得MPEG压缩方法对视频节目 形图像进一步恶化，这就使得MPEG压缩方法对视频节目 源有一定的要求。 MPEG压缩标准的压缩比可达200： 。这意味着99%的数据 MPEG压缩标准的压缩比可达200：1。这意味着99%的数据 要被丢掉。因此MPEG压缩法将导致图像细节信息的丢失 要被丢掉。因此MPEG压缩法将导致图像细节信息的丢失 而产生压缩失真，使压缩图像的质量有所下降。 对于快速变化的背景，MPEG压缩算法有时反到会产生负面 对于快速变化的背景，MPEG压缩算法有时反到会产生负面 影响，使压缩后的画面出现马赛克（小方块）现象。 MPEG压缩算法对那些低比度、光线柔和、边缘变化缓慢 MPEG压缩算法对那些低比度、光线柔和、边缘变化缓慢 的视频图像具有最佳的压缩效果。
电视信号被编成数字电视码流进行传输和 存储。 数据电视码流有多个不同的层次和类型： ES、PES、PS、TS。 ES、PES、PS、TS。
MPEG标准系列 MPEG标准系列
MPEG标准主要有以下五个，MPEG- MPEG- MPEG- MPEGMPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及 MPEG-21等。 MPEG-21等。 mpeg- 标准主要是针对当时具有这种数据传输率的cd-rom和网络而开 mpeg-1标准主要是针对当时具有这种数据传输率的cd-rom和网络而开 发的， 为“码率约为1.5Mb/s用于数字存贮媒体活动图象及其伴音的 为“码率约为1.5Mb/s用于数字存贮媒体活动图象及其伴音的 编码”。 mpegmpeg-2是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准。 MPEGMPEG-4是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。 MPEGMPEG-7是“多媒体内容描述接口标准”。目的是制定一套描述符标准， 用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效 地检索信息 MPEG-21是有关多媒体框架的协议。 MPEG-21是有关多媒体框架的协议。
MPEG
MPEG是一种比较成功的运动图像压缩标准，为数字视频压 MPEG是一种比较成功的运动图像压缩标准，为数字视频压 缩制定语法规则。 MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的 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 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。这几种技术的综合运用，大大增强了压缩 性能。 MPEG图像编码包含3个成分：I帧，P帧和B帧。支持差异和 MPEG图像编码包含3个成分：I帧，P帧和B帧。 双向编码，以减少误码的传递。
Thank you!
I —— 帧内图象 —— 原始的 P —— 预测图象 —— 活动的部分 B —— 插补图象 —— 由原始的和预测的图象插补得到的图象
MPEG编码器 MPEG编码器
DCT
DCT不会导致任何压缩，只是将像素转变 DCT不会导致任何压缩，只是将像素转变 为更容易压缩的形式。
MPEG中的码流 MPEG中的码流