图像压缩编码标准.
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• JPEG是联合图像专家组的缩写 （Joint Photographic Experts Group ） • 主要用于计算机静止图像的压缩，在用 于活动图像时，其算法仅限于帧内，便 于编辑。 • JPEG标准的算法是基于DCT(离散余弦变 换)和可变长编码。
现代电视技术
JEPG压缩编码算法的计算步骤
特点
现代电视技术
MPEG的视频数据流结构 Ⅰ 图像序列层（Video Sequence layer） Ⅱ 图像组层（Group of Picture） Ⅲ 图像层（Picture） Ⅳ 宏块条/片层 （Slice） Ⅴ 宏块层（Macro block） Ⅵ 块层（Block layer）
现代电视技术 MPEG的视频数据流结构
现代电视技术
①图像序列：：是一个被处理的连续图像，是由图 像组构成的，它包含序列头、若干个图像组层的数据 以及序列终止符。
现代电视技术
②图像组(GOP) ：图像组是为方便随机存 取而加的，其结构和长度均为可变的， 图像组是随机存取视频单位，它由定义 的一组或多组帧内编码帧（I帧）或非帧 内编码帧（P帧或B帧）图像构成。每组 包括组头，图像层数据，时间信息。
现代电视技术
图JPEG2000标准
二、MPEG标准
现代电视技术
• • • • •
H.261、H.263、H.264（会议电视） JPEG、JPEG2000（静止图像） MPEG-1（VCD） MPEG-2（数字电视） MPEG-4（多媒体通信）
现代电视技术
JPEG
现代电视技术
MPEG中的三种图像类型即码流组成 ①三种图像类型 MPEG是基于DCT、运动补偿和Huffman编 码算法的，在压缩中使用了帧内压缩和帧间压 缩两种方式。MPEG使用三种类型的图像，即： I 帧 P帧 B 帧
1、 正交离散余弦变换
2、 量化
3、Z字形编码
4、 使用差分脉冲编码调制（DPCM）对直流系 数DC进行编码
5、 使用行程长度编码对交流系数（AC）进行 编码 6、 熵编码
现代电视技术
JPEG2000特点
高压缩比 连续色调图像压缩和二值图像压缩 无失真压缩和有失真压缩 渐进传输：先传输图像的轮廓，然后逐 步传输数据，不断提高图像质量，以满 足用户的需要。 • 固定比特率、固定尺寸 • 对码流的随机访问和随机处理 • • • •
现代电视技术
MPEG的基本理论
MPEG（Moving Picture Expert Group） “活 动图像专家组” 包括三个部分： • 系统： • 视频： • 音频：
现代电视技术
• （1）在图象和声音的质量上高于可视电话和 会议电视的声象质量，至少应达到VHS家用录 象机的声象质量。 • （2）压缩后的数码率应能存储在光盘、数字 录音带DAT或可写磁光盘等媒体中。 • （3）压缩后的码率应与目前的计算机网络传 输码率相适配，即为1.2Mbps -1.5Mbps。 • （4）在通信网络上它能适应多种通信网络的 传输。
现代电视技术
四级
• Low Level(低级)：类似H.261中的CIF格式； • Wain Level(主级)：相应于普通电视 • High 1440 Level(高1440级)：大致相当于 具有每行1440个采样的HDTV； • High Level(高级)：大致相当于每行1920个 采样的HDTV。
现代电视技术
• 支持不同分辨率格式之间的兼容。 • MPEG-2以空间和时间可分级方法提供 空间和时间不同分辨率视频格式之间的 兼容。 • MPEG-2后向兼容MPEG-1。 • MPEG-2图象格式不仅包括了MPEG-1的 图象格式，还包括了符合CCIR.601 的 SDTV数字演播室图象格式和HDTV数字 演播室图象格式。
现代电视技术
• 视频序列都可以分为两层： 基本层 增强层 • 基本层提供了视频序列的基本信息 • 增强层提供了视频序列更高的分辨率和 细节； • 基本层可以单独传输和解码，而增强层 则必须与基本层一起传输和解码。
现代电视技术
五类
• 简单类：与Main Profile相同，只是不用B帧， 这是为了节约RAM； • 主类：图像质量合乎一定要求，允许有一定 损伤，不具有可分级性； • 信噪比可选类：比Main Profile改进之处是信 噪比可分级； • 空间尺寸可选类：空间分辨率方面也可分级； • 高质量类：支持4∶2∶2并全面可分级(宏块 的组成是：4个Y块+2个Cb块 +2个Cr块)；
现代电视技术
• ③图像：图像是独立的显示单位，也是 基本编码单位，由图像头和宏块条层数 据组成。在MPEG-2中，图像可以是逐 行的，或隔行的，MPEG-1是逐行的。
现代电视技术
• ④宏块条：包含若干个连续的宏块，是重新 同步单位。宏块条的设置是防止误码的扩散。
现代电视技术
⑤宏块：宏块层由宏块头加块层数据组成，图像以亮 度数据矩阵为基准分为16×16像素的宏块，宏块是进行运动 补偿的基本单位。一个宏块包含４个8 × 8的亮度块，还包 含㈠ 两个8 × 8色度块(R-Y和B-Y各一个，4:2:0取样时)、 ㈡四个8 × 8色度块( R-Y和B-Y各两个，4:2:2取样)或㈢ 八 个8×8色度块 ( R-Y和B-Y各四个， 4:4:4 取样时) 。
特点
现代电视技术
MPEG-2
MPEG-2的压缩比可达50:1
压缩后的数字活动图像信号和相应音频信 号码率可达几Mb/s。
现代电视技术
组成
• 第一系统部分：主要涉及多路音频、 视频和数据的复用和同步； • 第二视频部分：主要涉及各种比特 率的数字视频编码； • 第三音频部分：扩充了MPEG-1的音 频标准，使之成为多通道音频编码系 统，达到了5.1声道之多。
现代电视技术
⑥块：块是MPEG码流的最底层，每个块 是一个8 × 8 像素的数据矩阵。每个块中 只含有一种信号元素，即它或是亮度数 据矩阵，或是某中色度数据矩阵。块是 进行DCT运算的单位，宏块在进行DCT 运算之前要被分成若干个块。
现代电视技术
MPEG-2的压缩步骤
1、 离散余弦变换。 2、 量化器。 3、 Z字形扫描与游程编码。 4、 熵编码。 5、 运动估值 6、 运动补偿
现代电视技术
JEPG压缩编码算法的计算步骤
特点
现代电视技术
MPEG的视频数据流结构 Ⅰ 图像序列层（Video Sequence layer） Ⅱ 图像组层（Group of Picture） Ⅲ 图像层（Picture） Ⅳ 宏块条/片层 （Slice） Ⅴ 宏块层（Macro block） Ⅵ 块层（Block layer）
现代电视技术 MPEG的视频数据流结构
现代电视技术
①图像序列：：是一个被处理的连续图像，是由图 像组构成的，它包含序列头、若干个图像组层的数据 以及序列终止符。
现代电视技术
②图像组(GOP) ：图像组是为方便随机存 取而加的，其结构和长度均为可变的， 图像组是随机存取视频单位，它由定义 的一组或多组帧内编码帧（I帧）或非帧 内编码帧（P帧或B帧）图像构成。每组 包括组头，图像层数据，时间信息。
现代电视技术
图JPEG2000标准
二、MPEG标准
现代电视技术
• • • • •
H.261、H.263、H.264（会议电视） JPEG、JPEG2000（静止图像） MPEG-1（VCD） MPEG-2（数字电视） MPEG-4（多媒体通信）
现代电视技术
JPEG
现代电视技术
MPEG中的三种图像类型即码流组成 ①三种图像类型 MPEG是基于DCT、运动补偿和Huffman编 码算法的，在压缩中使用了帧内压缩和帧间压 缩两种方式。MPEG使用三种类型的图像，即： I 帧 P帧 B 帧
1、 正交离散余弦变换
2、 量化
3、Z字形编码
4、 使用差分脉冲编码调制（DPCM）对直流系 数DC进行编码
5、 使用行程长度编码对交流系数（AC）进行 编码 6、 熵编码
现代电视技术
JPEG2000特点
高压缩比 连续色调图像压缩和二值图像压缩 无失真压缩和有失真压缩 渐进传输：先传输图像的轮廓，然后逐 步传输数据，不断提高图像质量，以满 足用户的需要。 • 固定比特率、固定尺寸 • 对码流的随机访问和随机处理 • • • •
现代电视技术
MPEG的基本理论
MPEG（Moving Picture Expert Group） “活 动图像专家组” 包括三个部分： • 系统： • 视频： • 音频：
现代电视技术
• （1）在图象和声音的质量上高于可视电话和 会议电视的声象质量，至少应达到VHS家用录 象机的声象质量。 • （2）压缩后的数码率应能存储在光盘、数字 录音带DAT或可写磁光盘等媒体中。 • （3）压缩后的码率应与目前的计算机网络传 输码率相适配，即为1.2Mbps -1.5Mbps。 • （4）在通信网络上它能适应多种通信网络的 传输。
现代电视技术
四级
• Low Level(低级)：类似H.261中的CIF格式； • Wain Level(主级)：相应于普通电视 • High 1440 Level(高1440级)：大致相当于 具有每行1440个采样的HDTV； • High Level(高级)：大致相当于每行1920个 采样的HDTV。
现代电视技术
• 支持不同分辨率格式之间的兼容。 • MPEG-2以空间和时间可分级方法提供 空间和时间不同分辨率视频格式之间的 兼容。 • MPEG-2后向兼容MPEG-1。 • MPEG-2图象格式不仅包括了MPEG-1的 图象格式，还包括了符合CCIR.601 的 SDTV数字演播室图象格式和HDTV数字 演播室图象格式。
现代电视技术
• 视频序列都可以分为两层： 基本层 增强层 • 基本层提供了视频序列的基本信息 • 增强层提供了视频序列更高的分辨率和 细节； • 基本层可以单独传输和解码，而增强层 则必须与基本层一起传输和解码。
现代电视技术
五类
• 简单类：与Main Profile相同，只是不用B帧， 这是为了节约RAM； • 主类：图像质量合乎一定要求，允许有一定 损伤，不具有可分级性； • 信噪比可选类：比Main Profile改进之处是信 噪比可分级； • 空间尺寸可选类：空间分辨率方面也可分级； • 高质量类：支持4∶2∶2并全面可分级(宏块 的组成是：4个Y块+2个Cb块 +2个Cr块)；
现代电视技术
• ③图像：图像是独立的显示单位，也是 基本编码单位，由图像头和宏块条层数 据组成。在MPEG-2中，图像可以是逐 行的，或隔行的，MPEG-1是逐行的。
现代电视技术
• ④宏块条：包含若干个连续的宏块，是重新 同步单位。宏块条的设置是防止误码的扩散。
现代电视技术
⑤宏块：宏块层由宏块头加块层数据组成，图像以亮 度数据矩阵为基准分为16×16像素的宏块，宏块是进行运动 补偿的基本单位。一个宏块包含４个8 × 8的亮度块，还包 含㈠ 两个8 × 8色度块(R-Y和B-Y各一个，4:2:0取样时)、 ㈡四个8 × 8色度块( R-Y和B-Y各两个，4:2:2取样)或㈢ 八 个8×8色度块 ( R-Y和B-Y各四个， 4:4:4 取样时) 。
特点
现代电视技术
MPEG-2
MPEG-2的压缩比可达50:1
压缩后的数字活动图像信号和相应音频信 号码率可达几Mb/s。
现代电视技术
组成
• 第一系统部分：主要涉及多路音频、 视频和数据的复用和同步； • 第二视频部分：主要涉及各种比特 率的数字视频编码； • 第三音频部分：扩充了MPEG-1的音 频标准，使之成为多通道音频编码系 统，达到了5.1声道之多。
现代电视技术
⑥块：块是MPEG码流的最底层，每个块 是一个8 × 8 像素的数据矩阵。每个块中 只含有一种信号元素，即它或是亮度数 据矩阵，或是某中色度数据矩阵。块是 进行DCT运算的单位，宏块在进行DCT 运算之前要被分成若干个块。
现代电视技术
MPEG-2的压缩步骤
1、 离散余弦变换。 2、 量化器。 3、 Z字形扫描与游程编码。 4、 熵编码。 5、 运动估值 6、 运动补偿