第11章-MPEG视像.ppt

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1、多媒体技术教程第11章MPEG视像第11章MPEG视像目录11.1视像数据的冗余11.2视像数据的速率11.2.1BT.601视像数据速率11.2.2VCD视像的压缩比11.2.3DVD视像的压缩比11.3MPEG-1视像11.3.1视像数据的压缩算法11.3.2帧内图像I的压缩编码算法11.3.3预测图像P的压缩编码算法11.3.4双向预测图像B的压缩编码算法11.3.5帧图像的编排顺序11.3.6视像数据流的结构11.4MPEG-2视像11.4.1视像编码器和解码器11.4.2视像数据位流的结构11.4.3视像质量可变编码11.5MPEG-4AVC/H.264视像11.5.1MPEG-4A

2、VC/H.264的由来11.5.2提高编码效率的主要技术11.5.3视像数据的编码结构11.5.4编译码器的结构2第11章MPEG视像第11章MPEG视像MPEG视像MPEG视像是指使用MPEG视像标准压缩和解压缩的电视图像现有的MPEG视像标准包括MPEG-1Video，MPEG-2Video，MPEG-4Visual和MPEG-4AVC/H.264。这些视像标准有许多共同之处:基本概念类似，数据压缩和编码方法基本相同，它们的核心技术都是采用以图像块作为基本单元的变换、量化、移动补偿、熵编码等技术，在保证图像质量的前提下获得尽可能高的压缩比3第11章MPEG视像11.1视像数据的冗余视像数据

3、存在的冗余(1)时间冗余与时间相关的冗余：在某个时间间隔上出现场景相同或基本相同的连续帧时，帧与帧之间存在大量的冗余数据AAA(2)空间冗余与空间位置有关的冗余：在单帧图像中，相邻像素的值常有相同或变化不大的情况，可用较少数据表达4第11章MPEG视像(3)结构冗余图像自身构造的冗余：若从宏观上来看一帧图像，有些图像存在相同或类似的结构，如用地板图案构成的图像已知分布模式，可以通过某一过程生成图像(4)视觉冗余视觉冗余是指人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀、非线性的对图像的亮度和颜色的分辨率都存在极限5第11章MPEG视像11.1视像数据的冗余(续)(5)知识冗余与知识有关的冗余：在单帧图

4、像中含有为人熟知的知识，称为先验知识。例如，正面人头像有相对固定的结构，这类规律性的结构往往不会改变或变化不大，而用传统方式录制的视像数据中存在许多重复的数据知识是某个感兴趣领域中的实事、概念和关系(6)数据冗余数据本身的冗余：视像数据本身存的冗余空间冗余、视觉冗余、数据冗余在压缩技术中利用的比较充分结构冗余和知识冗余的难度较大6第11章MPEG视像11.2视像数据的速率11.2.1BT.601视像数据速率使用4:2:2采样格式，亮度信号Y的采样频率为13.5MHz，色差信号Cr和Cb的采样频率为6.75MHz，每个样本的精度为10位，视像数据速率为(1)亮度(Y)864样本/行×625行/

5、帧×25帧/秒×10位/样本≈135兆位/秒(PAL)(2)Cr(R-Y)432样本/行×625行/帧×25帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(PAL)(3)Cb(B-Y)432样本/行×625行/帧×25帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(PAL)总计：135+68+68兆位/秒=271兆位/秒7第11章MPEG视像11.2视像数据的速率(续1)实际上，在荧光屏上实际显示的有效图像的数据传输率并没有那么高，其中，(1)亮度(Y)720样本/行×576行/帧×25帧/秒×10位/样本104兆位/秒(PAL)(2)色差(Cr，Cb)2×360样本/行×576行/帧×25帧/秒×10位/

6、样本104兆位/秒(PAL)总计：～207兆位/秒(Mb/s)如果每个样本的采样精度由10位降为8位，彩色数字电视信号的数据传输率就降为166Mb/s8第11章MPEG视像11.2视像数据的速率(续2)11.2.2VCD视像的压缩比VCD盘要求的压缩比使用Video-CD存储器早期的数据传输率为1.4112Mb/s，分配给电视信号的数据传输率为1.15Mb/s，这就意味着MPEG视像编码器输出的数据速率要达到1.15Mb/s如果存储166Mb/s的数字电视信号就需要对它进行高度压缩，压缩比高达166/1.15≈144:1。9第11章MPEG视像11.2视像数据的速率(续3)NTSC和PAL的

7、数据传输率MPEG-1视像压缩技术不能达到这样高的压缩比。为此首先把NTSC和PAL数字电视转换成公用中分辨率格式(CIF)的数字电视，子采样使用4:2:0或4:1:1时，这种格式就相当于家用录像系统(VHS)的质量，于是彩色数字电视的数据传输率就要减小到，352×240×30×8×1.5≈30Mb/s(NTSC)352×288×25×8×1.5≈30Mb/s(PAL)VCD视像的压缩比把这种彩色