1、2022-5-161多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)22022-5-16第第4章章 視頻信息處理視頻信息處理數(shù)字視頻的采集與輸出數(shù)字視頻的采集與輸出4.4 數(shù)字視頻原理數(shù)字視頻原理4.1 MPEG視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)4.2常見的視頻文件的格式常見的視頻文件的格式4.332022-5-16學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)v掌握模擬視頻信號(hào)的特點(diǎn)及數(shù)字化的掌握模擬視頻信號(hào)的特點(diǎn)及數(shù)字化的基本方法基本方法;v理解運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)理解運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1和和MPEG-2;v了解視頻信息獲取的基本原理和方法了解視頻信息獲取的基本原理和方法;v掌握視頻編輯的基本步驟和方法。掌握視頻編輯的基本步驟和方法。420

2、22-5-164.1 數(shù)字視頻原理數(shù)字視頻原理v4.1.1 模擬電視信號(hào)模擬電視信號(hào)v4.1.2 彩色電視信號(hào)及制式彩色電視信號(hào)及制式v4.1.3 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)v4.1.4 電視信號(hào)數(shù)字化電視信號(hào)數(shù)字化52022-5-164.1.1 模擬電視信號(hào)模擬電視信號(hào)v電視信號(hào)掃描和同步電視信號(hào)掃描和同步 模擬視頻圖像掃描方式有模擬視頻圖像掃描方式有隔行掃描隔行掃描和和逐逐行掃描行掃描（也叫非隔行掃描）之分。（也叫非隔行掃描）之分。 黑白電視和彩色電視黑白電視和彩色電視都用隔行掃描都用隔行掃描62022-5-16逐行掃描逐行掃描72022-5-16隔行掃描隔行掃描奇數(shù)行掃描奇數(shù)行掃描偶數(shù)行掃

3、描偶數(shù)行掃描82022-5-16隔行掃描隔行掃描v隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成隔行掃描的一幀圖像由兩部分組成 一部分由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場(chǎng)；一部分由奇數(shù)行組成，稱奇數(shù)場(chǎng)； 另一部分是由偶數(shù)行組成，稱為偶數(shù)場(chǎng)；另一部分是由偶數(shù)行組成，稱為偶數(shù)場(chǎng)； 兩場(chǎng)合起來(lái)組成一幀。兩場(chǎng)合起來(lái)組成一幀。v每秒鐘掃描多少行稱為每秒鐘掃描多少行稱為行頻行頻fH；v每秒鐘掃描多少場(chǎng)稱為每秒鐘掃描多少場(chǎng)稱為場(chǎng)頻場(chǎng)頻ff；v每秒掃描多少幀稱每秒掃描多少幀稱幀頻幀頻fF。92022-5-16隔行掃描隔行掃描v采用隔行掃描的優(yōu)點(diǎn)采用隔行掃描的優(yōu)點(diǎn) 所占用的信號(hào)傳輸帶寬要減少一半所占用的信號(hào)傳輸帶寬要減少一半 ；v我國(guó)的電視

4、畫面?zhèn)鬏斅适敲棵胛覈?guó)的電視畫面?zhèn)鬏斅适敲棵?5幀、幀、50場(chǎng)。場(chǎng)。 25Hz的幀頻能以最少的信號(hào)容量有效地的幀頻能以最少的信號(hào)容量有效地滿足人眼的視覺殘留特性；滿足人眼的視覺殘留特性； 隔行掃描使人眼不易覺察出閃爍，同時(shí)隔行掃描使人眼不易覺察出閃爍，同時(shí)也解決了信號(hào)帶寬的問(wèn)題。也解決了信號(hào)帶寬的問(wèn)題。102022-5-16黑白電視信號(hào)黑白電視信號(hào)112022-5-16復(fù)合消隱信號(hào)復(fù)合消隱信號(hào)v行消隱：水平消隱，是消除電子束作行消隱：水平消隱，是消除電子束作行掃描時(shí)的回掃線。行掃描時(shí)的回掃線。 每次掃描都是從左到右，到掃描第二行每次掃描都是從左到右，到掃描第二行時(shí)，電子束要從第一行的末尾回到第二

5、時(shí)，電子束要從第一行的末尾回到第二行的行首，這一段時(shí)間會(huì)產(chǎn)生一條回掃行的行首，這一段時(shí)間會(huì)產(chǎn)生一條回掃線，影響圖像質(zhì)量，線，影響圖像質(zhì)量，所以要用水平消隱所以要用水平消隱使電子槍截止不發(fā)送電子，圖像中也就使電子槍截止不發(fā)送電子，圖像中也就沒(méi)有回掃線。沒(méi)有回掃線。v場(chǎng)消隱：即垂直消隱，是消除電子束場(chǎng)消隱：即垂直消隱，是消除電子束作垂直掃描時(shí)的回掃線作垂直掃描時(shí)的回掃線122022-5-16復(fù)合同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào)v復(fù)合同步信號(hào)主要是為了讓復(fù)合同步信號(hào)主要是為了讓發(fā)送端發(fā)送端的的行掃描電子束行掃描電子束和和場(chǎng)掃描電子束場(chǎng)掃描電子束與與接收接收端的端的圖象信號(hào)同步。圖象信號(hào)同步。132022-5-1

6、6電視的清晰度電視的清晰度v電視的清晰度電視的清晰度 垂直方向分解率垂直方向分解率 水平方向分解率水平方向分解率 影響水平分解率的主要因素是掃描電子束。影響水平分解率的主要因素是掃描電子束。v電視信號(hào)電視信號(hào)逐行掃描時(shí)逐行掃描時(shí)的信號(hào)帶寬約為的信號(hào)帶寬約為10MHzv而隔行掃描時(shí)的信號(hào)帶寬約為而隔行掃描時(shí)的信號(hào)帶寬約為5MHz。 我國(guó)目前規(guī)定的電視圖像信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)頻帶寬度我國(guó)目前規(guī)定的電視圖像信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)頻帶寬度為為6MHz。142022-5-16電視的清晰度電視的清晰度v我國(guó)電視圖像的我國(guó)電視圖像的垂直分解率為垂直分解率為575行或行或稱稱575線線。v由于電視屏幕的水平與垂直方向比例由于電視屏

7、幕的水平與垂直方向比例為為4:3，故實(shí)際，故實(shí)際水平分解率水平分解率設(shè)計(jì)成約設(shè)計(jì)成約540線線。152022-5-16補(bǔ)充：電視機(jī)尺寸補(bǔ)充：電視機(jī)尺寸v電視機(jī)尺寸是量對(duì)角線的長(zhǎng)度得到的，電視機(jī)尺寸是量對(duì)角線的長(zhǎng)度得到的，如如21英寸、英寸、25英寸、英寸、29英寸等。英寸等。v國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn) 按照實(shí)際畫面的尺寸來(lái)標(biāo)注，例如畫面按照實(shí)際畫面的尺寸來(lái)標(biāo)注，例如畫面尺寸為尺寸為27.8英寸的電視機(jī)，將尾數(shù)四舍五英寸的電視機(jī)，將尾數(shù)四舍五入后就可標(biāo)注為入后就可標(biāo)注為28英寸英寸v有些國(guó)家的要求更嚴(yán)格，不準(zhǔn)四舍五有些國(guó)家的要求更嚴(yán)格，不準(zhǔn)四舍五入，只要畫面達(dá)不到入，只要畫面達(dá)不到28英寸就必須

8、向英寸就必須向下標(biāo)注為下標(biāo)注為27英寸。英寸。162022-5-16補(bǔ)充：電視機(jī)尺寸補(bǔ)充：電視機(jī)尺寸v中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 按照顯像管玻璃殼的外圍尺寸來(lái)進(jìn)行標(biāo)按照顯像管玻璃殼的外圍尺寸來(lái)進(jìn)行標(biāo)注，當(dāng)畫面尺寸為注，當(dāng)畫面尺寸為28英寸時(shí)，若再加上英寸時(shí)，若再加上玻璃殼的厚度，就變成了玻璃殼的厚度，就變成了29英寸。英寸。v按照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注的電視機(jī)，其按照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注的電視機(jī)，其尺寸的數(shù)值會(huì)顯得尺寸的數(shù)值會(huì)顯得“大大”一些。一些。172022-5-16伴音信號(hào)伴音信號(hào)v伴音信號(hào)伴音信號(hào) 音頻信號(hào)的頻率范圍一般為音頻信號(hào)的頻率范圍一般為20Hz20kHz，其頻帶比圖像信號(hào)窄得多。，其

9、頻帶比圖像信號(hào)窄得多。 電視的伴音要求與圖像同步，而且不能電視的伴音要求與圖像同步，而且不能混迭。混迭。 因此一般把伴音信號(hào)放置在圖像頻帶以因此一般把伴音信號(hào)放置在圖像頻帶以外，我國(guó)電視信號(hào)的聲音載頻為外，我國(guó)電視信號(hào)的聲音載頻為6.5MHz，伴音質(zhì)量為單聲道調(diào)頻廣播。伴音質(zhì)量為單聲道調(diào)頻廣播。182022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)v彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào) 黑白電視只傳送一個(gè)反映景物黑白電視只傳送一個(gè)反映景物亮度亮度的電的電信號(hào)就行了，而彩色電視除了傳送亮度信號(hào)就行了，而彩色電視除了傳送亮度信號(hào)以外還要傳送信號(hào)以外還要傳送色度色度信號(hào)。信號(hào)。 為使電視臺(tái)發(fā)射一種彩色電視信號(hào)，黑為使電

10、視臺(tái)發(fā)射一種彩色電視信號(hào)，黑白和彩色電視都能正常工作，黑白電視白和彩色電視都能正常工作，黑白電視與彩色電視的兼容是個(gè)重要問(wèn)題。與彩色電視的兼容是個(gè)重要問(wèn)題。192022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)v彩色電視的色彩原理彩色電視的色彩原理 一般用一般用Y、C1、C2來(lái)表示亮度信號(hào)和兩來(lái)表示亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)。在個(gè)色差信號(hào)。在NTSC制式中制式中C1、C2表表示示I、Q兩個(gè)色差；兩個(gè)色差；PAL制式中制式中C1、C2表表示示U、V兩個(gè)色差；兩個(gè)色差；SECAM制式中制式中C1、C2表示表示Cr、Cb兩個(gè)色差信號(hào)。兩個(gè)色差信號(hào)。 由于使用了由于使用了Y、C1、C2色彩空間，不僅色彩空間，不僅

11、可以節(jié)省信號(hào)的帶寬，還可以實(shí)現(xiàn)黑白可以節(jié)省信號(hào)的帶寬，還可以實(shí)現(xiàn)黑白電視和彩色電視的兼容。電視和彩色電視的兼容。202022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)v實(shí)現(xiàn)黑白和彩色信號(hào)兼容：實(shí)現(xiàn)黑白和彩色信號(hào)兼容： 必須使亮度和色度信號(hào)分開傳送，以便必須使亮度和色度信號(hào)分開傳送，以便使黑白電視和彩色電視能夠分別重現(xiàn)黑使黑白電視和彩色電視能夠分別重現(xiàn)黑白和彩色圖像；白和彩色圖像； 應(yīng)盡量壓縮彩色電視信號(hào)的頻帶寬度，應(yīng)盡量壓縮彩色電視信號(hào)的頻帶寬度，使其與黑白電視信號(hào)的帶寬相同；使其與黑白電視信號(hào)的帶寬相同； 除了新設(shè)置的色同步信號(hào)以外，應(yīng)采用除了新設(shè)置的色同步信號(hào)以外，應(yīng)采用與黑白電視信號(hào)完全一致的行

12、、場(chǎng)掃描與黑白電視信號(hào)完全一致的行、場(chǎng)掃描以及消隱、同步等控制信號(hào)。以及消隱、同步等控制信號(hào)。212022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)v在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用在現(xiàn)代彩色電視系統(tǒng)中，通常采用YUV彩色空間或彩色空間或YIQ彩色空間，彩色空間，Y為為亮度信號(hào)，它可以與黑白全電視信號(hào)亮度信號(hào)，它可以與黑白全電視信號(hào)兼容，而兼容，而U、V是色差信號(hào)。是色差信號(hào)。 我國(guó)規(guī)定的亮度信號(hào)帶寬為我國(guó)規(guī)定的亮度信號(hào)帶寬為6MHz 色度信號(hào)色度信號(hào)U、V的帶寬的帶寬分別僅為分別僅為1.3MHz。 222022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)v為了解決信號(hào)頻帶的兼容問(wèn)題，還必為了解決信號(hào)頻帶的兼容問(wèn)

13、題，還必須采用須采用間插間插的方法把兩個(gè)的方法把兩個(gè)1.3MHz的色的色度信號(hào)頻譜插在亮度信號(hào)頻譜的高端，度信號(hào)頻譜插在亮度信號(hào)頻譜的高端，這是因?yàn)榱炼刃盘?hào)的頻譜高端信號(hào)較這是因?yàn)榱炼刃盘?hào)的頻譜高端信號(hào)較弱，而且間隔較大。這樣既不增加弱，而且間隔較大。這樣既不增加6MHz的帶寬，又不會(huì)引起亮度和色度的帶寬，又不會(huì)引起亮度和色度信號(hào)的混亂。這種方式稱為信號(hào)的混亂。這種方式稱為頻譜的交頻譜的交錯(cuò)錯(cuò)。232022-5-16彩色電視信號(hào)彩色電視信號(hào)為了與聲音載頻相區(qū)分，為了與聲音載頻相區(qū)分，一般稱色度信號(hào)在亮度一般稱色度信號(hào)在亮度信號(hào)頻譜高端的中心位信號(hào)頻譜高端的中心位置為置為彩色副載波彩色副載波。我

14、國(guó)。我國(guó)彩色電視的副載波頻率彩色電視的副載波頻率為為4.43MHz242022-5-164.1.2 彩色電視信號(hào)及制式彩色電視信號(hào)及制式 vNTSC彩色電視制式彩色電視制式（美國(guó)）（美國(guó)）美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、中國(guó)美國(guó)、加拿大、日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)灣vPAL彩色電視制式彩色電視制式（德國(guó)）（德國(guó)） 中國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、朝鮮中國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、朝鮮vSECAM彩色電視制式彩色電視制式（法國(guó)）（法國(guó)） 法國(guó)、東歐國(guó)家法國(guó)、東歐國(guó)家252022-5-16NTSC彩色電視制式彩色電視制式v525行行/幀，幀，30幀幀/秒秒（29.97fps,33.37ms/frame）。）。v高寬比高寬比 電視畫面

15、的長(zhǎng)寬比（電視為電視畫面的長(zhǎng)寬比（電視為4:3；電影為；電影為3:2；高清晰度電視為高清晰度電視為16:9）。）。v隔行掃描隔行掃描 一幀分成一幀分成2場(chǎng)（場(chǎng)（field），），262.5線線/場(chǎng)。場(chǎng)。v顏色模型顏色模型 YIQ。262022-5-16PAL彩色電視制式彩色電視制式v625行（掃描線）行（掃描線）/幀，幀，25幀幀/秒（秒（40ms/幀）。幀）。v高寬比：高寬比：4:3。v隔行掃描，隔行掃描，2場(chǎng)場(chǎng)/幀，幀，312.5行行/場(chǎng)。場(chǎng)。v顏色模型：顏色模型：YUV。 272022-5-16SECAM彩色電視制式彩色電視制式v625行（掃描線）行（掃描線）/幀，幀，25幀幀/秒（秒（

16、40ms/幀幀）。）。v高寬比：高寬比：4:3。v隔行掃描，隔行掃描，2場(chǎng)場(chǎng)/幀，幀，312.5行行/場(chǎng)。場(chǎng)。v顏色模型：顏色模型：YUV。282022-5-16三種電視制式的比較三種電視制式的比較292022-5-16三種電視制式的比較三種電視制式的比較v在三種電視制式中，在三種電視制式中，NTSC制色度信制色度信號(hào)的組成方式最為簡(jiǎn)單，因而解碼電號(hào)的組成方式最為簡(jiǎn)單，因而解碼電路也最簡(jiǎn)單，較易集成化。這給接收路也最簡(jiǎn)單，較易集成化。這給接收機(jī)生產(chǎn)帶來(lái)方便，有利于降低成本。機(jī)生產(chǎn)帶來(lái)方便，有利于降低成本。v在收發(fā)系統(tǒng)正常工作下，對(duì)重現(xiàn)彩色在收發(fā)系統(tǒng)正常工作下，對(duì)重現(xiàn)彩色圖像來(lái)說(shuō)，圖像來(lái)說(shuō)，NT

17、SC最好，最好，PAL其次，其次，SECAM第三。第三。 在傳輸系統(tǒng)中的彩色在傳輸系統(tǒng)中的彩色圖像，圖像，SECAM最好，最好，PAL其次，其次，NTSC第三。第三。302022-5-164.1.3 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)v 復(fù)合視頻復(fù)合視頻 將色度信號(hào)加載到亮度信號(hào)上合成為一將色度信號(hào)加載到亮度信號(hào)上合成為一個(gè)單獨(dú)信號(hào)，占用單倍帶寬傳輸，在復(fù)個(gè)單獨(dú)信號(hào)，占用單倍帶寬傳輸，在復(fù)原時(shí)再將顏色分離。但是這樣容易使亮原時(shí)再將顏色分離。但是這樣容易使亮度和色度之間產(chǎn)生干擾以及色調(diào)和飽和度和色度之間產(chǎn)生干擾以及色調(diào)和飽和度誤差。度誤差。312022-5-164.1.3 模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻標(biāo)準(zhǔn)v 分離

18、視頻（分離視頻（S-Video信號(hào)）信號(hào)） 是將色度信號(hào)組合后加上亮度信號(hào)共兩是將色度信號(hào)組合后加上亮度信號(hào)共兩個(gè)信號(hào)參與傳輸，質(zhì)量?jī)?yōu)于復(fù)合視頻。個(gè)信號(hào)參與傳輸，質(zhì)量?jī)?yōu)于復(fù)合視頻。v 分量視頻分量視頻 是指每個(gè)分量都是一個(gè)單獨(dú)的單色視頻是指每個(gè)分量都是一個(gè)單獨(dú)的單色視頻信號(hào)，三個(gè)分量完全同步。使用分量視信號(hào)，三個(gè)分量完全同步。使用分量視頻信號(hào)能夠得到最佳的色彩再現(xiàn)，但需頻信號(hào)能夠得到最佳的色彩再現(xiàn)，但需要比較寬的帶寬和同步信號(hào)，即三倍以要比較寬的帶寬和同步信號(hào)，即三倍以上的帶寬。上的帶寬。 322022-5-164.1.4 電視信號(hào)數(shù)字化電視信號(hào)數(shù)字化v常用的方法有兩種常用的方法有兩種 先用高

19、速模先用高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)對(duì)彩色全電視信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化字化，然后在數(shù)字域中分離亮度和色度然后在數(shù)字域中分離亮度和色度，以獲，以獲得所希望的得所希望的YUV（PAL，SECAM制）分量或制）分量或YIQ（NTSC制）分量，最后轉(zhuǎn)換成制）分量，最后轉(zhuǎn)換成RGB分量分量數(shù)據(jù)。此種方法稱為數(shù)據(jù)。此種方法稱為復(fù)合數(shù)字化復(fù)合數(shù)字化。 從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量的亮度從復(fù)合彩色電視圖像中分離出彩色分量的亮度和色度，得到和色度，得到Y(jié)UV或或YIQ分量，然后用分量，然后用3個(gè)模個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)3個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化，最后再個(gè)分量分別進(jìn)行數(shù)字化，最后再轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成RG

20、B空間，此種方法稱為空間，此種方法稱為分量數(shù)字化分量數(shù)字化。332022-5-16數(shù)字視頻的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字視頻的優(yōu)點(diǎn)v 易于處理，信號(hào)質(zhì)量好。且傳輸穩(wěn)易于處理，信號(hào)質(zhì)量好。且傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。定，抗干擾能力強(qiáng)。v 可充分使用壓縮編碼技術(shù)減少數(shù)據(jù)可充分使用壓縮編碼技術(shù)減少數(shù)據(jù)率，降低碼率或存儲(chǔ)空間，而且還可率，降低碼率或存儲(chǔ)空間，而且還可以根據(jù)需要和傳輸能力改變圖像質(zhì)量以根據(jù)需要和傳輸能力改變圖像質(zhì)量和傳輸速率。和傳輸速率。v 便于實(shí)施加密便于實(shí)施加密/解密和加擾解密和加擾/解擾技解擾技術(shù)，為專業(yè)部門服務(wù)，也可以開展各術(shù)，為專業(yè)部門服務(wù)，也可以開展各種收費(fèi)業(yè)務(wù)。種收費(fèi)業(yè)務(wù)。342022-5-16

21、數(shù)字視頻的采樣格式數(shù)字視頻的采樣格式 v對(duì)彩色圖像進(jìn)行采樣有兩種采樣方法對(duì)彩色圖像進(jìn)行采樣有兩種采樣方法 一種是對(duì)亮度信號(hào)和色差信號(hào)使用相同一種是對(duì)亮度信號(hào)和色差信號(hào)使用相同的采樣頻率的采樣頻率 另一種是對(duì)亮度和色差信號(hào)使用不同的另一種是對(duì)亮度和色差信號(hào)使用不同的采樣頻率采樣頻率 若對(duì)若對(duì)色差信號(hào)色差信號(hào)使用的采樣頻率使用的采樣頻率低于低于對(duì)對(duì)亮度信亮度信號(hào)號(hào)的采樣頻率，則稱為圖像的采樣頻率，則稱為圖像子采樣子采樣352022-5-16子采樣格式子采樣格式v4:4:4子采樣格式子采樣格式v4:2:2子采樣格式子采樣格式v4:1:1子采樣格式子采樣格式v4:2:0子采樣格式子采樣格式362022

22、-5-164:4:4子采樣格式子采樣格式 v在每條掃描線上在每條掃描線上每每4個(gè)連續(xù)的采樣個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)取點(diǎn)取 4個(gè)亮度個(gè)亮度Y樣本樣本 4個(gè)紅色差個(gè)紅色差Cr樣本樣本 4個(gè)藍(lán)色差個(gè)藍(lán)色差Cb樣本樣本v相當(dāng)于每個(gè)像素相當(dāng)于每個(gè)像素包含包含3個(gè)樣本。個(gè)樣本。Y,Cb,Cr樣本樣本372022-5-164:2:2子采樣格式子采樣格式v在每條掃描線上每在每條掃描線上每4個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)取個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)取 4個(gè)亮度個(gè)亮度Y樣本樣本 2個(gè)紅色差個(gè)紅色差Cr樣本樣本 2個(gè)藍(lán)色差個(gè)藍(lán)色差Cb樣本樣本v共共8 8個(gè)樣本，相當(dāng)于個(gè)樣本，相當(dāng)于平均每個(gè)像素用平均每個(gè)像素用2個(gè)個(gè)樣本表示。樣本表示。Y,Cb,Cr樣本

23、樣本僅僅Y樣本樣本382022-5-164:1:1子采樣格式子采樣格式v在每在每4個(gè)連續(xù)的采個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上，取樣點(diǎn)上，取 4個(gè)亮度個(gè)亮度Y樣本樣本 1 1個(gè)紅色差個(gè)紅色差Cr樣本樣本 1 1個(gè)藍(lán)色差個(gè)藍(lán)色差Cb樣本樣本v共共6個(gè)樣本，相當(dāng)個(gè)樣本，相當(dāng)于平均每個(gè)像素用于平均每個(gè)像素用1.5個(gè)樣本表示。個(gè)樣本表示。Y,Cb,Cr樣本樣本僅僅Y樣本樣本392022-5-164:2:0子采樣格式子采樣格式v在水平和垂直方在水平和垂直方向上每向上每2個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的采樣點(diǎn)上取采樣點(diǎn)上取 2個(gè)亮度個(gè)亮度Y樣本樣本 1個(gè)紅色差個(gè)紅色差Cr樣本樣本 1個(gè)藍(lán)色差個(gè)藍(lán)色差Cb樣本樣本v平均每個(gè)像素用平均每個(gè)像素

24、用1.5個(gè)樣本表示。個(gè)樣本表示。計(jì)算所得的計(jì)算所得的Cb,Cr樣本樣本僅僅Y樣本樣本402022-5-16掃描方式小結(jié)掃描方式小結(jié)v電視圖像既是空間的函數(shù)，也是時(shí)間電視圖像既是空間的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)，而且又是隔行掃描式，所以的函數(shù)，而且又是隔行掃描式，所以其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式其采樣方式比掃描儀掃描圖像的方式要復(fù)雜得多。要復(fù)雜得多。 分量采樣時(shí)采到的是分量采樣時(shí)采到的是隔行樣本點(diǎn)隔行樣本點(diǎn)，要把，要把隔行樣本組合成隔行樣本組合成逐行樣本逐行樣本，然后進(jìn)行，然后進(jìn)行樣樣本點(diǎn)的量化本點(diǎn)的量化，YUV到到RGB色彩空間的轉(zhuǎn)色彩空間的轉(zhuǎn)換換等，最后才能得到等，最后才能得到數(shù)字視頻數(shù)據(jù)數(shù)字

25、視頻數(shù)據(jù)。 412022-5-164.2 MPEG視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)v視頻壓縮的目標(biāo)視頻壓縮的目標(biāo) 在盡可能保證視覺效果的前提下減少視在盡可能保證視覺效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)率。頻數(shù)據(jù)率。v由于視頻是連續(xù)的靜態(tài)圖像，因此其由于視頻是連續(xù)的靜態(tài)圖像，因此其壓縮編碼算法壓縮編碼算法與靜態(tài)圖像的壓縮編碼與靜態(tài)圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處算法有某些共同之處。v但是運(yùn)動(dòng)的視頻還有其自身的特性，但是運(yùn)動(dòng)的視頻還有其自身的特性，因此在壓縮時(shí)因此在壓縮時(shí)還應(yīng)考慮其運(yùn)動(dòng)特性才還應(yīng)考慮其運(yùn)動(dòng)特性才能達(dá)到高壓縮的目標(biāo)能達(dá)到高壓縮的目標(biāo)。 422022-5-164.2.1 視頻壓縮編碼的基本概念視頻壓縮編碼

26、的基本概念v有損和無(wú)損壓縮有損和無(wú)損壓縮 無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮適合于由計(jì)算機(jī)生成的圖像適合于由計(jì)算機(jī)生成的圖像，它們一般具有連續(xù)的色調(diào)。它們一般具有連續(xù)的色調(diào)。 但是但是無(wú)損算法一般對(duì)數(shù)字視頻和自然圖無(wú)損算法一般對(duì)數(shù)字視頻和自然圖像的壓縮效果不理想像的壓縮效果不理想，因?yàn)槠渖{(diào)細(xì)膩，因?yàn)槠渖{(diào)細(xì)膩，不具備大塊的連續(xù)色調(diào)。不具備大塊的連續(xù)色調(diào)。 幾乎所有高壓縮的算法都采用有損壓縮，幾乎所有高壓縮的算法都采用有損壓縮，這樣才能達(dá)到低數(shù)據(jù)率的目標(biāo)。這樣才能達(dá)到低數(shù)據(jù)率的目標(biāo)。432022-5-16幀內(nèi)和幀間壓縮幀內(nèi)和幀間壓縮v幀內(nèi)壓縮也稱為空間壓縮。幀內(nèi)壓縮也稱為空間壓縮。 當(dāng)壓縮一幀視頻時(shí)，僅考慮本幀

27、的數(shù)據(jù)當(dāng)壓縮一幀視頻時(shí)，僅考慮本幀的數(shù)據(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信息，這實(shí)而不考慮相鄰幀之間的冗余信息，這實(shí)際上與靜態(tài)圖像壓縮類似。際上與靜態(tài)圖像壓縮類似。 幀內(nèi)一般采用幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法有損壓縮算法，由于幀內(nèi)，由于幀內(nèi)壓縮時(shí)各個(gè)幀之間沒(méi)有相互關(guān)系，壓縮時(shí)各個(gè)幀之間沒(méi)有相互關(guān)系，所以所以壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進(jìn)壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進(jìn)行編輯行編輯。幀內(nèi)壓縮一般達(dá)不到很高的壓。幀內(nèi)壓縮一般達(dá)不到很高的壓縮。縮。442022-5-16幀內(nèi)和幀間壓縮幀內(nèi)和幀間壓縮v幀間壓縮也稱為時(shí)間壓縮幀間壓縮也稱為時(shí)間壓縮 它通過(guò)比較時(shí)間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)它通過(guò)比較時(shí)間軸上不同幀之間的

28、數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。進(jìn)行壓縮。 幀間壓縮幀間壓縮一般是有損的一般是有損的。 采用幀間壓縮采用幀間壓縮基于許多視頻或動(dòng)畫的連基于許多視頻或動(dòng)畫的連續(xù)前后兩幀具有很大的相關(guān)性續(xù)前后兩幀具有很大的相關(guān)性，或者說(shuō)，或者說(shuō)前后兩幀信息變化很小的特點(diǎn)。前后兩幀信息變化很小的特點(diǎn)。 452022-5-16對(duì)稱和不對(duì)稱編碼對(duì)稱和不對(duì)稱編碼 v對(duì)稱編碼對(duì)稱編碼 壓縮壓縮和和解壓縮解壓縮占相同的計(jì)算處理能力和占相同的計(jì)算處理能力和時(shí)間。時(shí)間。 適合實(shí)時(shí)壓縮和傳送視頻，如視頻會(huì)議適合實(shí)時(shí)壓縮和傳送視頻，如視頻會(huì)議應(yīng)用。應(yīng)用。v不對(duì)稱或非對(duì)稱編碼不對(duì)稱或非對(duì)稱編碼 壓縮時(shí)花費(fèi)大量的處理能力和時(shí)間，而壓縮時(shí)花費(fèi)大量的處理能力

29、和時(shí)間，而解壓縮時(shí)則能較好的實(shí)時(shí)回放。解壓縮時(shí)則能較好的實(shí)時(shí)回放。 一般來(lái)說(shuō)，壓縮一段視頻的時(shí)間比回放一般來(lái)說(shuō)，壓縮一段視頻的時(shí)間比回放（解壓縮）該視頻的時(shí)間要多得多。（解壓縮）該視頻的時(shí)間要多得多。462022-5-164.2.2 MPEG標(biāo)準(zhǔn)概述標(biāo)準(zhǔn)概述v目前有多種視頻壓縮編碼方法，但其目前有多種視頻壓縮編碼方法，但其中最有代表性的是中最有代表性的是MPEG數(shù)字視頻格數(shù)字視頻格式和式和AVI數(shù)字視頻格式。數(shù)字視頻格式。 MPEG（Moving Picture Export Group）是是1988年年聯(lián)合成立的一個(gè)專家組，它的聯(lián)合成立的一個(gè)專家組，它的工作是開發(fā)滿足各種應(yīng)用的工作是開發(fā)滿足

30、各種應(yīng)用的運(yùn)動(dòng)圖像及運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的壓縮其伴音的壓縮、解壓縮和編碼解壓縮和編碼描述的國(guó)描述的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，際標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，MPEG標(biāo)準(zhǔn)分為：標(biāo)準(zhǔn)分為： MPEG視頻視頻、MPEG音頻音頻和和MPEG視音頻視音頻。472022-5-16MPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)v到到2004年為止，開發(fā)和正在開發(fā)的年為止，開發(fā)和正在開發(fā)的MPEG標(biāo)準(zhǔn)有：標(biāo)準(zhǔn)有： MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 、MPEG-7 和和MPEG-21 。vMPEG系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為影響最系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為影響最大的多媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大的多媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)字電視數(shù)字電視、視聽消費(fèi)電子產(chǎn)品視聽消費(fèi)電子產(chǎn)品、多媒體通信等信

31、多媒體通信等信息息產(chǎn)業(yè)中的重要產(chǎn)品將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影產(chǎn)業(yè)中的重要產(chǎn)品將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。響。482022-5-16MPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)vMPEG-1 運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)，1992年正式發(fā)布。年正式發(fā)布。vMPEG-2 運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)。vMPEG-3 已于已于1992年年7月合并到高清晰度電視（月合并到高清晰度電視（High-Definition TV，HDTV）工作組。）工作組。vMPEG-4 運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)及多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)及多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（1999年發(fā)布）。年發(fā)布）。492022-5-16MPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)vMPEG-5 直至

32、直至1998年年9月還沒(méi)有見到定義。月還沒(méi)有見到定義。vMPEG-6 直至直至1998年年9月還沒(méi)有見到定義。月還沒(méi)有見到定義。vMPEG-7 多媒體內(nèi)容描述接口標(biāo)準(zhǔn)。多媒體內(nèi)容描述接口標(biāo)準(zhǔn)。vMPEG-21 多媒體框架和綜合應(yīng)用方面的框架。該標(biāo)準(zhǔn)致多媒體框架和綜合應(yīng)用方面的框架。該標(biāo)準(zhǔn)致力于在大范圍的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)透明的傳輸和對(duì)多力于在大范圍的網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)透明的傳輸和對(duì)多媒體資源的充分利用。媒體資源的充分利用。502022-5-164.2.3 MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) vMPEG-1的標(biāo)準(zhǔn)名稱為的標(biāo)準(zhǔn)名稱為“信息技術(shù)信息技術(shù)用于數(shù)據(jù)速率高達(dá)大約用于數(shù)據(jù)速率高達(dá)大約1.5 Mb/s的數(shù)的數(shù)字存儲(chǔ)媒體的字

33、存儲(chǔ)媒體的電視圖像電視圖像和和伴音編碼伴音編碼” 。v它處理標(biāo)準(zhǔn)的圖像交換格式的電視，它處理標(biāo)準(zhǔn)的圖像交換格式的電視，即：即： NTSC制為制為352像素像素240行行/幀幀30幀幀/秒秒 PAL制為制為352像素像素288行行/幀幀25幀幀/秒秒 壓縮的輸出速率定義在壓縮的輸出速率定義在1.5 Mb/s以下。以下。 512022-5-16MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 vMPEG-1系統(tǒng)：系統(tǒng)： 規(guī)定了運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù)、聲音規(guī)定了運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)及其他相關(guān)數(shù)據(jù)的同步。數(shù)據(jù)及其他相關(guān)數(shù)據(jù)的同步。vMPEG-1視頻：視頻： 規(guī)定了視頻數(shù)據(jù)的編解碼。規(guī)定了視頻數(shù)據(jù)的編解碼。vMPEG-1音頻：音頻

34、： 規(guī)定了聲音數(shù)據(jù)的編解碼規(guī)定了聲音數(shù)據(jù)的編解碼 。vMPEG-1一致性測(cè)試：說(shuō)明如何測(cè)試比特?cái)?shù)一致性測(cè)試：說(shuō)明如何測(cè)試比特?cái)?shù)據(jù)流和解碼器是否滿足據(jù)流和解碼器是否滿足MPEG-1前前3個(gè)部分中個(gè)部分中所規(guī)定的要求。所規(guī)定的要求。vMPEG-1軟件模擬：一個(gè)技術(shù)報(bào)告，給出了軟件模擬：一個(gè)技術(shù)報(bào)告，給出了用軟件執(zhí)行用軟件執(zhí)行MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)前標(biāo)準(zhǔn)前3個(gè)部分的結(jié)果。個(gè)部分的結(jié)果。522022-5-16MPEG-1譯碼器譯碼器532022-5-16運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮依據(jù)運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮依據(jù)v運(yùn)動(dòng)圖像序列中有許多重復(fù)的數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)圖像序列中有許多重復(fù)的數(shù)據(jù)，使用數(shù)學(xué)方法來(lái)表示這些重復(fù)數(shù)據(jù)就使用數(shù)學(xué)方法來(lái)表示這些

35、重復(fù)數(shù)據(jù)就可以減少數(shù)據(jù)量；可以減少數(shù)據(jù)量；v人的眼睛對(duì)圖像細(xì)節(jié)和顏色的辨認(rèn)有人的眼睛對(duì)圖像細(xì)節(jié)和顏色的辨認(rèn)有一個(gè)極限，把超過(guò)極限的部分去掉，一個(gè)極限，把超過(guò)極限的部分去掉，這也就達(dá)到了壓縮數(shù)據(jù)的目的。這也就達(dá)到了壓縮數(shù)據(jù)的目的。無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮有損壓縮有損壓縮542022-5-16運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮方法運(yùn)動(dòng)圖像的壓縮方法v運(yùn)動(dòng)圖像壓縮技術(shù)的基本方法主要表運(yùn)動(dòng)圖像壓縮技術(shù)的基本方法主要表現(xiàn)在：現(xiàn)在： 在在空間方向上空間方向上，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用JPEG壓縮算法來(lái)去掉冗余信息。壓縮算法來(lái)去掉冗余信息。 在在時(shí)間方向上時(shí)間方向上，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用移動(dòng)，圖像數(shù)據(jù)壓縮采用移動(dòng)補(bǔ)償（補(bǔ)償（Mo

36、tion Compensation）算法來(lái)去）算法來(lái)去掉冗余信息。掉冗余信息。552022-5-16運(yùn)動(dòng)圖像分類及排序運(yùn)動(dòng)圖像分類及排序v為保證圖像質(zhì)量基本不降低而又能夠?yàn)楸ＷC圖像質(zhì)量基本不降低而又能夠獲得高的壓縮比，獲得高的壓縮比，MPEG標(biāo)準(zhǔn)定義了標(biāo)準(zhǔn)定義了三種圖像：三種圖像： 幀內(nèi)圖幀內(nèi)圖（Intrapictures I） 預(yù)測(cè)圖預(yù)測(cè)圖（Predicted Pictures P） 插補(bǔ)圖插補(bǔ)圖，即雙向預(yù)測(cè)圖（，即雙向預(yù)測(cè)圖（Bidirectional Prediction B）。）。562022-5-16幀內(nèi)圖幀內(nèi)圖 I幀幀vI幀作為基準(zhǔn)圖像，不參考任何其它圖幀作為基準(zhǔn)圖像，不參考任何其

37、它圖像而進(jìn)行編碼，代表了圖像的最基本像而進(jìn)行編碼，代表了圖像的最基本信息。信息。v它是實(shí)際存在的圖像，是將它是實(shí)際存在的圖像，是將24幅幅/秒的秒的畫面以每畫面以每12幅取幅取1幅的方式進(jìn)行取樣得幅的方式進(jìn)行取樣得到的，到的，占據(jù)的數(shù)據(jù)量最大占據(jù)的數(shù)據(jù)量最大。vI幀用幀用JPEG算法進(jìn)行壓縮，算法進(jìn)行壓縮，1秒鐘的視秒鐘的視頻有頻有2個(gè)個(gè)I幀幀。572022-5-16預(yù)測(cè)圖預(yù)測(cè)圖P幀幀v幀與幀之間的圖像稱為幀與幀之間的圖像稱為幀間圖像幀間圖像，預(yù)，預(yù)測(cè)技術(shù)也可以減少數(shù)據(jù)量，因此這種測(cè)技術(shù)也可以減少數(shù)據(jù)量，因此這種圖像稱為預(yù)測(cè)圖像（圖像稱為預(yù)測(cè)圖像（P幀）幀） P幀是預(yù)測(cè)幀，它只記錄前面幀是預(yù)測(cè)

38、幀，它只記錄前面I幀變動(dòng)的幀變動(dòng)的部分，是根據(jù)預(yù)測(cè)得到的。部分，是根據(jù)預(yù)測(cè)得到的。 比如看到一系列數(shù)字比如看到一系列數(shù)字2,4,6,8后，我們就可后，我們就可以自然地推測(cè)出下面的數(shù)字為以自然地推測(cè)出下面的數(shù)字為10,12,14等，等，這就是預(yù)測(cè)編碼這就是預(yù)測(cè)編碼.582022-5-16雙向預(yù)測(cè)圖雙向預(yù)測(cè)圖B幀幀vP幀和幀和I并不是相鄰的，之間又加了一并不是相鄰的，之間又加了一種圖像種圖像B幀，屬雙向預(yù)測(cè)圖像。幀，屬雙向預(yù)測(cè)圖像。v它位于它位于I幀與幀與P幀之間，用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技幀之間，用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)術(shù)(Motion compensation)進(jìn)行編碼。進(jìn)行編碼。 B幀不但記錄對(duì)比變動(dòng)前的部分，還要

39、對(duì)幀不但記錄對(duì)比變動(dòng)前的部分，還要對(duì)比后面變動(dòng)的部分比后面變動(dòng)的部分。 增加增加B幀以后有利于減少預(yù)測(cè)誤差，提高幀以后有利于減少預(yù)測(cè)誤差，提高編碼效率編碼效率。592022-5-16GOP組組MPEG中由中由IBP幀組成的幀組成的GOP組組602022-5-16GOP組組v在實(shí)際應(yīng)用中將含有在實(shí)際應(yīng)用中將含有I,P,B幀的圖像作為幀的圖像作為一個(gè)一個(gè)GOP組。組。 每隔每隔10至至15幅圖像有一個(gè)幅圖像有一個(gè)I幀圖像，相鄰的幀圖像，相鄰的I和和P圖像之間有兩個(gè)圖像之間有兩個(gè)B幀圖像。幀圖像。 B幀與幀與P幀不能獨(dú)立生存，它們是靠前后幀幀不能獨(dú)立生存，它們是靠前后幀的信息創(chuàng)建的。的信息創(chuàng)建的。v

40、一個(gè)一個(gè)GOP組的幀序列就如下排列：組的幀序列就如下排列： I B B P B B P B B P B B I B B P 第一個(gè)第一個(gè)I幀到第二個(gè)幀到第二個(gè)I幀之間幀之間稱為一個(gè)稱為一個(gè)GOP。612022-5-16MPEG壓縮處理過(guò)程壓縮處理過(guò)程v首先對(duì)一幀圖像進(jìn)行幀內(nèi)編碼，產(chǎn)生首先對(duì)一幀圖像進(jìn)行幀內(nèi)編碼，產(chǎn)生I幀；幀； 這與這與JPEG相似，是相似，是GOP的基礎(chǔ)，是的基礎(chǔ)，是B幀幀和和P幀的基準(zhǔn)。幀的基準(zhǔn)。v然后預(yù)測(cè)出然后預(yù)測(cè)出P幀，接著更多的幀，接著更多的P幀被預(yù)幀被預(yù)測(cè)出來(lái)，一直到新的測(cè)出來(lái)，一直到新的I幀出現(xiàn)為止。幀出現(xiàn)為止。 在在I幀和幀和P幀之間夾有幀之間夾有B幀，是由最近的

41、幀，是由最近的I幀和幀和P幀雙向內(nèi)插而成，它對(duì)幀雙向內(nèi)插而成，它對(duì)I和和P幀作雙幀作雙向預(yù)測(cè)。向預(yù)測(cè)。622022-5-16幀內(nèi)圖像幀內(nèi)圖像I的壓縮編碼的壓縮編碼v幀內(nèi)圖像幀內(nèi)圖像I不參照任何過(guò)去的或者將來(lái)不參照任何過(guò)去的或者將來(lái)的其他圖像幀，壓縮編碼采用類似的其他圖像幀，壓縮編碼采用類似JPEG的壓縮算法。的壓縮算法。 將圖像進(jìn)行顏色空間變換，再劃分成圖將圖像進(jìn)行顏色空間變換，再劃分成圖像塊。像塊。 對(duì)每個(gè)圖塊進(jìn)行離散余弦變換（對(duì)每個(gè)圖塊進(jìn)行離散余弦變換（DCT）。）。 變換后量化，最后分別對(duì)量化后的交直變換后量化，最后分別對(duì)量化后的交直流分量進(jìn)行編碼。流分量進(jìn)行編碼。632022-5-16

42、幀內(nèi)圖像幀內(nèi)圖像I的壓縮編碼的壓縮編碼642022-5-16對(duì)對(duì)P圖像的壓縮編碼圖像的壓縮編碼v預(yù)測(cè)圖像的編碼也是以宏塊為基本編預(yù)測(cè)圖像的編碼也是以宏塊為基本編碼單元。碼單元。v預(yù)測(cè)圖像預(yù)測(cè)圖像P的編碼需要兩種不同類型的編碼需要兩種不同類型的參數(shù)：的參數(shù)： 當(dāng)前要編碼的圖像宏塊與參考圖像的宏當(dāng)前要編碼的圖像宏塊與參考圖像的宏塊之間的塊之間的差值。差值。 宏塊間的宏塊間的移動(dòng)矢量移動(dòng)矢量。652022-5-16移動(dòng)矢量移動(dòng)矢量662022-5-16對(duì)對(duì)P圖像的壓縮編碼圖像的壓縮編碼v假設(shè)編碼圖像宏塊假設(shè)編碼圖像宏塊MPI是參考圖像宏是參考圖像宏塊塊MRJ的最佳匹配塊，它們的差值就的最佳匹配塊，它

43、們的差值就是這兩個(gè)宏塊中相應(yīng)像素值之差。是這兩個(gè)宏塊中相應(yīng)像素值之差。672022-5-16對(duì)對(duì)P圖像的壓縮編碼圖像的壓縮編碼682022-5-16對(duì)對(duì)B圖像的壓縮編碼圖像的壓縮編碼v雙向預(yù)測(cè)雙向預(yù)測(cè)圖像圖像B的壓的壓縮編碼框縮編碼框圖如下圖。圖如下圖。具體計(jì)算具體計(jì)算方法與預(yù)方法與預(yù)測(cè)圖像測(cè)圖像P的的算法類似。算法類似。692022-5-16MPEG視頻的結(jié)構(gòu)視頻的結(jié)構(gòu)vMPEG編碼器算法允許選擇編碼器算法允許選擇I圖像的頻圖像的頻率和位置。率和位置。 頻率指每秒鐘出現(xiàn)頻率指每秒鐘出現(xiàn)I的次數(shù)，一般為的次數(shù)，一般為2。 位置指時(shí)間方向上幀所在的位置。位置指時(shí)間方向上幀所在的位置。vMPEG編

44、碼器也允許在一對(duì)編碼器也允許在一對(duì)I圖像或者圖像或者P圖像之間選擇圖像之間選擇B圖像的數(shù)目。圖像的數(shù)目。 I圖像、圖像、P圖像和圖像和B圖像數(shù)目的選擇依據(jù)主圖像數(shù)目的選擇依據(jù)主要是根節(jié)目的內(nèi)容。要是根節(jié)目的內(nèi)容。702022-5-16MPEG視頻的結(jié)構(gòu)視頻的結(jié)構(gòu)v例如，對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)的圖像例如，對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)的圖像 I圖像的頻率可以選擇高一些；圖像的頻率可以選擇高一些； B圖像的數(shù)目可以選擇少一點(diǎn)。圖像的數(shù)目可以選擇少一點(diǎn)。v對(duì)于慢速運(yùn)動(dòng)的圖像對(duì)于慢速運(yùn)動(dòng)的圖像 幀內(nèi)圖像幀內(nèi)圖像I的頻率可以低一些，而的頻率可以低一些，而B圖像圖像的數(shù)目可以選擇多一點(diǎn)。的數(shù)目可以選擇多一點(diǎn)。 此外，在實(shí)際應(yīng)用中還要

45、考慮傳輸媒體此外，在實(shí)際應(yīng)用中還要考慮傳輸媒體本身的速率本身的速率 。712022-5-16MPEG電視幀編排電視幀編排v一個(gè)典型的一個(gè)典型的I、P、B圖像安排如下圖圖像安排如下圖所示，編碼參數(shù)為：所示，編碼參數(shù)為： 幀內(nèi)圖像幀內(nèi)圖像I的距離為的距離為N=15 預(yù)測(cè)圖像預(yù)測(cè)圖像P的距離為的距離為M=3。722022-5-16三種圖像的壓縮后的典型值三種圖像的壓縮后的典型值vI、P和和B圖像壓縮后的大小如下表所圖像壓縮后的大小如下表所示，單位為比特。示，單位為比特。v從表中可以看到，從表中可以看到，I幀圖像的數(shù)據(jù)量最幀圖像的數(shù)據(jù)量最大，而大，而B幀圖像的數(shù)據(jù)量最小幀圖像的數(shù)據(jù)量最小 732022

46、-5-16MPEG解碼過(guò)程解碼過(guò)程v由于運(yùn)動(dòng)圖像的視頻和音頻需要同步，由于運(yùn)動(dòng)圖像的視頻和音頻需要同步，所以所以MPEG壓縮算法應(yīng)該對(duì)兩者綜合壓縮算法應(yīng)該對(duì)兩者綜合考慮，最后產(chǎn)生一個(gè)電視質(zhì)量的視頻考慮，最后產(chǎn)生一個(gè)電視質(zhì)量的視頻和音頻形式的位速率約為和音頻形式的位速率約為1.5Mb/s的的MPEG單一位流。單一位流。742022-5-16MPEG解碼過(guò)程解碼過(guò)程視音頻數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)逆量化、逆視音頻數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)逆量化、逆DCT變換，結(jié)合變換，結(jié)合宏塊類型和運(yùn)動(dòng)向量產(chǎn)生視音頻數(shù)據(jù)。宏塊類型和運(yùn)動(dòng)向量產(chǎn)生視音頻數(shù)據(jù)。多路復(fù)合多路復(fù)合/分離器分離器752022-5-16MPEG-1的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域vMP

47、EG-1主要用于消費(fèi)領(lǐng)域主要用于消費(fèi)領(lǐng)域 它對(duì)存儲(chǔ)媒體的數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高，僅為它對(duì)存儲(chǔ)媒體的數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高，僅為1.5Mb/s，可用，可用CD-ROM。 它的質(zhì)量接近家用錄像機(jī)的質(zhì)量，視頻圖像的它的質(zhì)量接近家用錄像機(jī)的質(zhì)量，視頻圖像的分辨率為分辨率為36024030 (NTSC制制)和和36028825(PAL制制)。 聲音質(zhì)量接近聲音質(zhì)量接近CD-DA的質(zhì)量，目前在的質(zhì)量，目前在CD-ROM，DAT，VCD中廣泛使用中廣泛使用MPEG-I標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。99%的的VCD都是用都是用MPEG-1格式壓縮的格式壓縮的。v使用使用MPEG-1的壓縮算法，可以把一部的壓縮算法，可以把一部120

48、分鐘長(zhǎng)的電影（未壓縮視頻文件）壓縮到分鐘長(zhǎng)的電影（未壓縮視頻文件）壓縮到1.2GB左右大小左右大小。762022-5-164.2.4 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)vMPEG-2標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)MPEG工作組制定的第工作組制定的第二個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。二個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 它是一個(gè)直接與數(shù)字電視廣播有關(guān)的高它是一個(gè)直接與數(shù)字電視廣播有關(guān)的高質(zhì)量圖像和聲音編碼標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量圖像和聲音編碼標(biāo)準(zhǔn)。 和和MPEG-1相比增加了隔行掃描電視的編碼相比增加了隔行掃描電視的編碼 提供了位速率的可變性能功能。提供了位速率的可變性能功能。 MPEG-2要達(dá)到的最基本目標(biāo)是：位速率為要達(dá)到的最基本目標(biāo)是：位速率為4Mb/s9Mb/s，最高達(dá)，最高達(dá)

49、15Mb/s。772022-5-16MPEG-2的應(yīng)用的應(yīng)用vMPEG-2質(zhì)量達(dá)到廣播級(jí)質(zhì)量達(dá)到廣播級(jí) 廣泛應(yīng)用在廣播、通信、計(jì)算機(jī)、家電廣泛應(yīng)用在廣播、通信、計(jì)算機(jī)、家電視聽等工業(yè)領(lǐng)域以及數(shù)字高清晰度電視視聽等工業(yè)領(lǐng)域以及數(shù)字高清晰度電視領(lǐng)域。領(lǐng)域。 此外還可以應(yīng)用于信息存儲(chǔ)、此外還可以應(yīng)用于信息存儲(chǔ)、Internet、衛(wèi)星通信、視頻會(huì)議和多媒體郵件等。衛(wèi)星通信、視頻會(huì)議和多媒體郵件等。v其典型的應(yīng)用是其典型的應(yīng)用是DVD和和HDTV（高清（高清晰度電視）。晰度電視）。782022-5-164.2.5 MPEG-4、MPEG-7和和MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) vMPEG-4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 低速率（低速

50、率（64kb/s）視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。）視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。 視頻模塊提供了對(duì)多種視頻格式的支持，視頻模塊提供了對(duì)多種視頻格式的支持，能按視頻內(nèi)容分別編解碼和重建。能按視頻內(nèi)容分別編解碼和重建。 音頻模塊既支持自然的聲音，又支持基于音頻模塊既支持自然的聲音，又支持基于描述語(yǔ)言的合成聲音。同時(shí)還支持音頻的描述語(yǔ)言的合成聲音。同時(shí)還支持音頻的對(duì)象特征：對(duì)象特征： 即一個(gè)場(chǎng)景中，有人、聲和背景音樂(lè)，它們可即一個(gè)場(chǎng)景中，有人、聲和背景音樂(lè)，它們可以是獨(dú)立編碼的音頻對(duì)象。以是獨(dú)立編碼的音頻對(duì)象。792022-5-16MPEG-4應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域v數(shù)字廣播電視、實(shí)時(shí)多媒體監(jiān)控、低數(shù)字廣播電視、實(shí)時(shí)多媒體監(jiān)控、

51、低比特率下的移動(dòng)多媒體通信；比特率下的移動(dòng)多媒體通信；v基于內(nèi)容的信息存儲(chǔ)和檢索多媒體系基于內(nèi)容的信息存儲(chǔ)和檢索多媒體系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻流與可視游戲、基于面統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻流與可視游戲、基于面部表情模擬的虛擬會(huì)議；部表情模擬的虛擬會(huì)議；vDVD上的交互多媒體應(yīng)用、演播室和上的交互多媒體應(yīng)用、演播室和電視的節(jié)目制作等。電視的節(jié)目制作等。802022-5-16MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)vMPEG-7也稱為也稱為多媒體內(nèi)容描述接口多媒體內(nèi)容描述接口，目的是制定一套描述符標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)描目的是制定一套描述符標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)描述各種類型的多媒體信息和它們之間述各種類型的多媒體信息和它們之間的關(guān)系，以便更快、更有效地檢索信的關(guān)系

52、，以便更快、更有效地檢索信息。息。 這些媒體包括靜態(tài)圖像、圖形、這些媒體包括靜態(tài)圖像、圖形、3D模型、模型、聲音、話音、電視以及在多媒體演示中聲音、話音、電視以及在多媒體演示中它們之間的關(guān)系。它們之間的關(guān)系。v在某些情況下，數(shù)據(jù)類型還可以包括在某些情況下，數(shù)據(jù)類型還可以包括面部特性和個(gè)人特性的表達(dá)。面部特性和個(gè)人特性的表達(dá)。812022-5-16MPEG-7的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域v數(shù)字圖書館（數(shù)字圖書館（Digital Library） 如圖像目錄、音樂(lè)詞典等；多媒體目錄如圖像目錄、音樂(lè)詞典等；多媒體目錄服務(wù)（服務(wù)（Multimedia Directory Services）；）；廣播媒體的選擇

53、等。廣播媒體的選擇等。vMPEG-7潛在應(yīng)用領(lǐng)域還包括：教育、潛在應(yīng)用領(lǐng)域還包括：教育、娛樂(lè)、新聞、旅游、醫(yī)療、購(gòu)物等。娛樂(lè)、新聞、旅游、醫(yī)療、購(gòu)物等。822022-5-16MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)vMPEG-21的目標(biāo)是建立一個(gè)交互的多的目標(biāo)是建立一個(gè)交互的多媒體框架。支持以下功能：媒體框架。支持以下功能： 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和/或設(shè)備存取、使用并交互操或設(shè)備存取、使用并交互操作多媒體對(duì)象。作多媒體對(duì)象。 實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)模型，包括在價(jià)值鏈中對(duì)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)模型，包括在價(jià)值鏈中對(duì)版權(quán)和支付交易的自動(dòng)管理。版權(quán)和支付交易的自動(dòng)管理。 對(duì)內(nèi)容使用者隱私的尊重。對(duì)內(nèi)容使用者隱私的尊重。832022-5-16MPEG-21的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域vMPEG-21的目標(biāo)是要為多媒體信息的的目標(biāo)是要為多媒體信息的用戶提供用戶提供透明而有效的電子交易和使透明而有效的電子交易和使用環(huán)境用環(huán)境。842022-5-164.3 常見的視頻文件格式常見的視頻文件格式v.AVI：音頻視頻交錯(cuò)：音頻視頻交錯(cuò) (Audio