数字电影的ｊｐｅｇ２０００压缩算法及其实现器件研究

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1、数字电影的JPEG2000压缩算法及其实现器件研究［摘要］JPEG2000是新一代的图像压缩标准，具有许多新的特性和更好的性能。介绍了JPEG20⑻的组成，讨论了JPEG2000作为数字电影图像压缩格式的优势，分析了JPEG2000的关键技术，并对实现JPEG2000编解码的芯片进行了介绍。［关键词］数字电影JPEG2000ADV202引言数字技术应用到电影制作中始于上世纪80年代，但是真正意义上的数字电影，则是在近几年才出现的。数字电影在电影的制作、发行、放映等过程都采用数字技术，不使用胶片作

2、为载体，不需要用拷贝作为发行方式，可以通过网络直接传输到影院或用户家中。与传统的胶片电影相比，数字电影具有多方面的优势，例如图像更加清晰、亮丽，声音更具感染力，避免了后期制作、发行中的失真，以及多次放映造成的拷贝磨损等。另外，电影制作中的数字特技为艺术家提供了更广阔的创作空间，而数字加密技术也使数字电影具有更强的防盗版能力。未经压缩的数字电影数据量十分巨大，以2K大小(2048X1080)的数字电影为例，一部2小时电影的数据量约为712GB。这个数据量对于当前的存储技术而言显得过于庞大，因此高质

3、量的图像数据压缩是实现数字电影的技术关键之一。数字电影采用的图像压缩算法目前还没有统一的国际标准，2005年7月DCI(DigitalCinemaInitiatives,LLC)正式发布了其制定的数字电影技术规范，要求采用JPEG2000作为数字电影的图像压缩格式。由于组成DCI的迪斯尼、福克斯、米高梅等7家电影公司在业界有巨大的影响力，DCI的技术规范对未来数字电影国际标准的制定将产生重人的影响。JPEG2000JPEG2000是由JPEG(JointPhotographicExpertsGr

4、oup)组织负责制定的国际标准，正式名称为TSO15444。其目标是建立一个能够适用于不同类型、不同性质及不同成像模型的统一图像编码系统。它采川了很多先进的技术，比它的前一代标准JPEG冇了很大的改进。JPEG2000的组成JPEG2000由12个部分(Part)组成，分别是:Part1核心编码系统、Part2扩展部分、Part3MotionJPEG2000、Part4一致性、Part5参考软件、Part6复合图像文件格式、Part7(己经被放弃)、Part8JPSEC、Part9JPIP、Pa

5、rt10JP3D、Part11JPWL和Part121S0基本媒体文件格式。其中，Part1定义了JPEG2000的核心内容，包括码流的语法、编解码的必要步骤，还定义了一个基木的文件格式(JP2)，己经作为国际标准发布。Part2-6己经完成或接近完成，而Part8_l1还在发展中。JPEG2000的优势和以前的压缩方法相比，JPEG2000具有多方面的优势：1，JPEG2000具有良好的低比特率压缩性能，压缩比超过JPEG,而且能保持良好的率失真性能，这使得用JPEG2000压缩的图像在网络上

6、传输时，对网络带宽的耍求更低，图像效果更好。2.JPEG2000既能实现有损压缩，又能实现无损压缩，它采用嵌入式可分级码流，能在同一码流中提供有损压缩和无损压缩，可以适应不同用户对图像质量的不同要求。3.JPEG2000可以在一个标准编码系统中实现对连续色调和二值图像的压缩，它将彩色静态图像采用的JPEG编码方式、二值图像采用的JBIG编码方式及低压缩率采用的JPEGLS统一了起来。4.JPEG2000在传输图像时是渐进传输，即先传输图像的轮廓，随着数据的增加，图像越来越清晰。这样用户在只接收到

7、少量数据时，就可以看到图像的轮廓，从而判断是不是自己需要的图像。同时，JPEG2000还能实现按质量的分级传输，用户能够根据需要和带宽选择下载不同质量的图像。2.用户可以在图像中指定感兴趣区域(Reglono{Interest，R01)，并对该区域的数据优先、高淸晰度的传输。用户还可以对ROI指定较高的压缩质量，对其他区域指定较低的压缩质量，这样能在保留重要细节的同时，使整个图像文件的尺寸较小。在传输大尺寸图像时，用户可以通过指定R（）I，优先传输感兴趣部分的数据，节省等待时间。3.JPEG20

8、00的误差稳定性好，抗干扰能力较强。在质量较差的信道上传输时，也具有较强的抗误码能力。4.JPEG2⑻0能通过水印、冲压、标签、指纹、加密和加扰等方式对数字图像进行保护，防止非授权的用户使用图片。5.JPEG2000的文件格式是一个开放的框架结构，扩展名为JP2。它由许多不同的Box组成，除一些必须的Box外，用户可以按照标准屮Box的格式定义自己的Box加入到压缩文件中。使用这一特性，用户可以根据需要在文件巾添加自己定义的内容，扩展文件的使用范围。另外，JPEG2000采用帧内编码，便于按帧进