1、數(shù)字接收技術(shù)-信源編碼技術(shù),鄢 立,引言,隨著新一代電視廣播的出現(xiàn)，廣播機構(gòu)已開始逐步采用數(shù)字攝像機和數(shù)字錄像機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬設(shè)備。例如，1996年初，索尼公司推出了一種演播室用的攝像系統(tǒng)，就為新型HDTV數(shù)字攝像機奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。 數(shù)字攝錄設(shè)備的采用選型：主要采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的數(shù)字攝像機和數(shù)字錄像機。為構(gòu)建一個從拍攝到制作到播出的完整電視系統(tǒng)提供必要的支持和條件。,數(shù)字壓縮編碼技術(shù)的應用 衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)（BBS）、數(shù)字電視廣播（DTTB）、電子影院（EC）、電子新聞采集（ENC）、個人通信（PC）、多媒體郵件（MMM）、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫（NDB）、家庭電視劇場（HTT）、電視點播（VOD）等電

2、視體系,數(shù)字壓縮技術(shù)的屬性 多媒體（計算機、數(shù)據(jù)庫、通信）技術(shù)、數(shù)字電視、高清電視（HDTV）、交互式電視系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),標準制定組織 國際標準化組織ISO、國際電工委員會IEC、國際電報電話咨詢委員會CCITT The International Organization for Standardization International Electrotechnical Cemnission International Telegraph and Telephone Consultative Committee,一、數(shù)字壓縮技術(shù)的有關(guān)標準,標準名稱 H.261：Px64kbps電視圖像壓

3、縮編碼標準 ISO/IEC10918：連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像的數(shù)據(jù)壓縮和編碼（JPEG）標準。 ISO/IEC11172：1.5MHz一下數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字媒體的運動圖像及伴音的編碼（MPEG-1）標準。 ISO/IEC13818：運動圖像及其伴音通用壓縮編碼（MPEG-2)標準 目前，廣播電視領(lǐng)域，數(shù)字壓縮技術(shù)標準主要為1982年國際制定的CCIR601建議書中能實現(xiàn)PAL和NTSC兩種制式兼容的4:2:2分量的MJPEG和MPEG-2編碼標準。,H系列標準,源于通信中對可視電話的研究 性質(zhì)：可視電話和電話會議的國際標準 特點：傳輸碼率Px64kbit/s，P=130可變根據(jù)圖像傳輸清晰度的不同，碼

4、率變化范圍為64kbit/s1.92Mbit/s。 編碼方式：DCT變換、可變長度線性量化、變長編碼及預測編碼等,全稱：聯(lián)合圖像專家組（Joint Photographic Experts Group)，屬于靜態(tài)圖像標準制定。 特點：壓縮比可調(diào)，屬于有損壓縮（圖像縮減后不能復原)，壓縮比越大，丟失的信息越多。不含幀間編碼，只存在幀內(nèi)編碼。 應用：網(wǎng)站上80%的影像采用JPEG壓縮標準。主要用來壓縮真彩人物、自然風景圖片，再現(xiàn)照片、自然景觀能力強，但不能供數(shù)據(jù)分析；不太適于處理文字、簡單卡通圖片、線描繪圖等。 等級層度：達到數(shù)字演播室標準,JPEG標準,JPEG算法（共4種運行模式） 無損壓縮算

5、法：基于空間預測（DPCM）的無損算法，可以保證無失真的重建原始圖像； 基于DCT的順序模式，按從上到下，從左到右的順序?qū)D像進行編碼（基本系統(tǒng)方式），屬于有損壓縮模式； 基于DCT的遞進模式 ，對一幅圖像按由粗到細對圖像進行編碼，屬于有損壓縮方式； 分層模式：以各種分辨率對圖像進行編碼，可以根據(jù)不同的要求，獲得不同分辨率的圖像。,JPEG標準,JPEG標準,JPEG圖像解碼算法的基本原理,JPEG圖像解碼需要將JPEG圖像數(shù)據(jù)恢復成壓縮編碼前的圖像數(shù)據(jù)。如圖所示，JPEG圖像解碼須經(jīng)過預處理、Huffman解碼、反量化、IDCT變換這幾個主要步驟，然后還要經(jīng)過后續(xù)處理才能最終將JPEG圖像顯

6、示出來。,MPEG是運動圖像專家組的簡稱，由ISO（國際標準組織）就壓縮專題而建立的。 MPEG可以被描述為各種簡稱的相互作用。,MPEG標準,MPEG標準,全稱：適于約1.5Mbps以下數(shù)字存儲媒體的運動圖像及伴音的編碼； 作用：針對運動圖像和聲音在數(shù)字存儲時的壓縮編碼。 應用：CD、VCD、DVD、LD等家用數(shù)字音像產(chǎn)品。,MPEG-1（ISO/IEC11172）,組成：（三個部分） 視頻部分： 將分辨率為352240，幀頻為30Hz的電視圖像壓縮為傳輸率為1.2Mbps的編碼圖像； 采用兩種基本壓縮方式：1616個像素組成的圖像塊的運動補償技術(shù)、減少空間冗余的88圖像塊的DCT變換技術(shù),

7、MPEG-1（ISO/IEC11172）,MPEG標準,音頻部分： 將取樣頻率為48/44.1/32kHz，量化等級為16bit的音頻壓縮到數(shù)據(jù)傳輸率在0.192Mbps以下，解壓后的音質(zhì)與原來的音質(zhì)接近。,MPEG-1（ISO/IEC11172）,MPEG標準,MP1系統(tǒng)： 將經(jīng)壓縮編碼的圖像和伴音數(shù)據(jù)復合heng數(shù)據(jù)傳輸率在1.5Mbps以下的單一數(shù)據(jù)位流（bitstream）。 數(shù)據(jù)流組成：內(nèi)層（壓縮層）和外層（系統(tǒng)層） （1）壓縮層：包含壓縮編碼的圖像和伴音數(shù)據(jù)位流 （2）系統(tǒng)層：提供系統(tǒng)使用MPEG數(shù)據(jù)位流所需要的功能：定時、復合和分離電視圖像及伴音以及在播放期間圖像與伴音的同步。,

8、MPEG-1（ISO/IEC11172）,MPEG標準,MP1系統(tǒng)的作用：定義句法和語義規(guī)則 （1）句法規(guī)則：用于系統(tǒng)層的編碼，不涉及壓縮層 （2）語義規(guī)則：從整體上組合整個數(shù)據(jù)位流。,MP1系統(tǒng)層的信息：系統(tǒng)時鐘基準SCR，根據(jù)系統(tǒng)時鐘（STC）創(chuàng)建的顯示時間標志（PTS）、解碼時間標志（DTS），用于視、音頻同步；碼流包的包頭數(shù)據(jù)等，便于解碼器解碼。,MPEG-1（ISO/IEC11172）,MPEG標準,MPEG2系統(tǒng)任務(wù)包括：1. 規(guī)定以包傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議；2. 規(guī)定收發(fā)兩端數(shù)據(jù)流同步的協(xié)議；3. 提供多個數(shù)據(jù)流的復用和解復用協(xié)議；4. 提供數(shù)據(jù)流加密的協(xié)議。 關(guān)鍵核心：包形式存儲和傳送

9、數(shù)據(jù)流,MPEG標準,MPEG-2（ISO/IEC13818）,MPEG-2傳輸格式,基本數(shù)據(jù)流 定義：單個MPEG音頻或視頻編碼器的輸出為基本數(shù)據(jù)流（ES）。 性質(zhì)：一個無限接近實時的信號。 特點：在“打包基本數(shù)據(jù)流（PES）”中又被分割成大小合適的數(shù)據(jù)塊。這些數(shù)據(jù)塊需要包頭信息以識別打包數(shù)據(jù)的開始以及時間標記（因為打包破壞了時間軸）,視頻編碼,打包處理器,節(jié)目碼 流復用,音頻編碼,打包處理器,傳送碼 流復用,一套節(jié)目的傳送碼流,節(jié)目碼流 DVD碼流,視頻數(shù)據(jù),音頻數(shù)據(jù),基本單元碼流ES,數(shù)據(jù),視頻PES,音頻PES,如圖：一個視頻PES和一些音頻PES組合起來形成節(jié)目流，只要所有的編碼器均

10、鎖定到同一時鐘上，每個PES中的時間標記確保視頻和音頻之間的同步。,節(jié)目流含有帶有包頭信息的各個不同長度的數(shù)據(jù)包，能夠傳送任意長度的文件，并且沒有誤差。DVD使用節(jié)目源。,MPEG-2傳輸格式,對傳送和數(shù)據(jù)廣播而言，幾個節(jié)目源和與它們相關(guān)的PES復合成單個傳輸流。傳輸流與節(jié)目流不通，傳輸流中的PES數(shù)據(jù)包進一步分成小的固定尺寸的數(shù)據(jù)包，并且能承載根據(jù)不同時鐘編碼的多個節(jié)目。,原因： 傳輸流具有節(jié)目時鐘參考（PCR）機制，允許傳送多個時鐘信息，并且在解碼器上選擇和再生其中的某一個。由于傳輸流能夠強制解碼器時鐘和編碼器時鐘同步，所以單個節(jié)目傳輸流（SPTS）比節(jié)目流普遍。,MPEG-2傳輸格式,傳

11、輸流不僅僅是音頻和視頻PES的復合，除了壓縮音頻、視頻和數(shù)據(jù)外，傳輸流中還含有描述數(shù)據(jù)流的大量亞數(shù)據(jù)。 亞數(shù)據(jù)包括：傳輸流每個的節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT），PAT中的每一條目與節(jié)目映射表（PMT）相對應。PMT列出組成每個節(jié)目的基本數(shù)據(jù)流，有些節(jié)目是公開的、有的要有條件進入，這些也放在亞數(shù)據(jù)里面。,MPEG-2傳輸格式,傳輸流由固定大小的數(shù)據(jù)包組成，每個188個字節(jié)。同一基本數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包帶有相同的數(shù)據(jù)包識別符（PID） 在MPEG-2標準中，數(shù)據(jù)被分成2層：壓縮層和系統(tǒng)層（與MPEG-1相同）。 壓縮層：層內(nèi)的內(nèi)容是經(jīng)過壓縮后的視頻和音頻數(shù)據(jù)，對它們進行解壓縮等處理就可以得到圖像和聲音信號。 系統(tǒng)

12、層：相當于一個外殼，將壓縮后信息封裝起來，并提供必要的控制信息，目的是針對不同應用的需要更好的支持對壓縮層數(shù)據(jù)的操作。,MPEG-2傳輸格式,MPEG-2 有兩種系統(tǒng)層格式：節(jié)目流和傳送流。 節(jié)目流格式適合于數(shù)據(jù)存儲在本地的場合，如DVD 傳送流適合于數(shù)據(jù)從遠程傳輸過來的場合，如廣播電視。（原因前面已經(jīng)說明） 傳送流不適合在因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送，它要求節(jié)目發(fā)送端和接收端時延固定。,MPEG-2（ISO/IEC13818）,傳輸流的基本單位是傳送流分組（TS分組），不同的原始流由唯一標識PID來區(qū)分。原始流劃分為PES分組，PES分組被切分為188個字節(jié)的TS分組。傳送流復用呈現(xiàn)分層形式（如圖）,

13、MPEG-2（ISO/IEC13818）,MPEG-2 的組態(tài)與層,實際應用中MPEG-2標準分為各個組態(tài)（類）。每個組態(tài)又分為不同的層（級）。 組態(tài)：Profile，是整個具備一定復雜性的編碼指令表的子集，共5類。 層：Level，是與組態(tài)一起使用的參數(shù)，如畫面尺寸或數(shù)據(jù)率，共4級。 具備一個給定組態(tài)和層的MPEG解碼器也必須能夠解碼較低的組態(tài)和層。 目前，在20個可能的組合中有11個已獲通過，稱為MPEG-2的適用點，其中主類高級MPHL用于高清晰度電視，主類主級MPML適用標準數(shù)字電視,機頂盒技術(shù)的MPEG采用MPML（主級主類）,高級類,空間可分級類,逐行順序處理色差信號,MPEG-2

14、 的圖層,根據(jù)圖像塊和圖像幀的不同組合共分為6層，直接決定編碼碼流的形成和結(jié)構(gòu)。 像塊層：88個像素點構(gòu)成的DCT變換基本單元； 宏塊層：在4:2:2取樣中，一個宏塊由4個亮度像塊、2個Cr像塊和2個Cb像塊構(gòu)成；另外還有4:2:0取樣宏塊和4:4:4取樣宏塊； 像條塊：一連串宏塊構(gòu)成一個像條； 圖像塊：一系列像條可構(gòu)成一幅圖像（I或P或B） 圖像組層：由相互關(guān)聯(lián)的一組I、P、B幀組成，I幀為第一幀； 視頻序列層：一系列圖像構(gòu)成一個視頻序列。,由像塊開始從下到上一次編碼（像塊層為最底層），并在除像塊和宏塊外的每一層的開始加上起始碼和包頭標志，就形成了MPEG-2的基本碼流。 同一基本數(shù)據(jù)流的數(shù)

15、據(jù)包帶有相同的數(shù)據(jù)包識別符（PID）。,PID：節(jié)目識別器。產(chǎn)生數(shù)據(jù)包包頭信息中的13位編碼PID0表示數(shù)據(jù)包包含PAT PID。傳輸流PID1（全部是1）表示數(shù)據(jù)包包含CAT。PID8191（全部是1）表示零（填充）數(shù)據(jù)包。所有屬于同一基本數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包都含有相同的PID,STC,數(shù)字視頻,數(shù)字音頻,MPEG-2 編碼框圖,輸出MPEG-2打包碼流,PTS：播放起始時間標記 DTS：節(jié)目解碼起始標記 27MHz：系統(tǒng)時鐘頻率 STC：系統(tǒng)時鐘 ES：基本數(shù)據(jù)流 PES：由 ES流打包而成。PES包由包頭和payload組成。 PCR：節(jié)目時鐘參考 PS：節(jié)目碼流 TS：傳輸碼流,MPEG-2

16、視頻壓縮編碼標準在數(shù)字交互式電視中廣泛采用，適用于普通清晰度電視與高清晰度電視； MPEG-4標準：采用基于對象、基于內(nèi)容的壓縮編碼方法，將圖像與視頻分割成不同的視頻對象分別進行處理，因而不僅提高了數(shù)據(jù)壓縮比，還能實現(xiàn)許多基于內(nèi)容的交互功能，特別適合于交互式多媒體應用。,MPEG-4,信源編碼：將數(shù)字信號按信息的統(tǒng)計特性進行變換，減少信號的冗余度，提高信號傳輸?shù)男?，在保證傳輸質(zhì)量的前提下，用盡可能少的數(shù)字信號來表示信息。 信源編碼是壓縮信號帶寬的編碼，壓縮后單位時間和單位頻帶內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘吭龃蟆?二、信源編碼技術(shù),技術(shù)標準：MPEG-2： 傳送流：符合ISO/IEC 13818-1； 視頻流

17、：符合ISO/IEC 13818-2； 音頻流：采用Mp1(L1、L2、L3)、 Mp2(5.1ch)、AC-3、Mp4-AAC； SI流： 參考DVB-SI。,二、信源編碼技術(shù),二、信源編碼技術(shù),*圖像信號的數(shù)字化 *視頻壓縮技術(shù) *音頻壓縮技術(shù) *壓縮技術(shù)的應用,*圖像信號的數(shù)字化 模擬視頻信號通過取樣、量化后編碼為二進制數(shù)字信號的過程稱為A/D變換或PCM（脈沖編碼調(diào)制）。 PCM信號經(jīng)解碼和插入濾波后恢復為模擬信號。 解碼是編碼的逆過程；插入濾波是把解碼后的信號用理想低通濾波恢復為平滑、連續(xù)的模擬信號。這兩個步驟合稱D/A變換或PCM解碼。,注意： 422格式：色度信號的取樣率是亮度信

18、號的取樣率的一半，即每一行里的Y、U、V的樣點數(shù)之比為422（廣播級數(shù)字電視信號中亮度信號和兩個色差信號的取樣頻率分別為13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz）。,概述 （一）視頻壓縮的目標 視頻壓縮的目標是在盡可能保證視覺效果的前提下減少視頻數(shù)據(jù)率。即在保證一定圖像/聲音質(zhì)量的條件下，以更小的數(shù)據(jù)率來表達和傳送圖像/聲音信息。,*視頻壓縮技術(shù),1、PAL制視頻帶寬Fe=6.0MHz；根據(jù)奈奎斯特定理，取樣頻率Fs2Fe。 2、CCIR601規(guī)定：亮度信號的取樣頻率為13.5MHz，色度信號的取樣頻率為6.75MHz，每個取樣8比特，那么傳輸PAL制視頻所需要的傳輸速率為： 13.58

19、 + 26.758 = 216MB/S,（二）視頻壓縮的必要性,3、采用QPSK調(diào)制，所需傳輸帶寬大于200MHz，在現(xiàn)存的傳輸媒介中，要占用這樣寬的帶寬來傳送視頻不僅困難，也不經(jīng)濟。 目前的數(shù)字視頻壓縮技術(shù)，已經(jīng)可以做到把216MB/S的速率壓縮到8MB/S (廣播級)。,4、為了保證視頻通信的有效性，必須作壓縮處理，一般采用信源壓縮編碼，去除或減少信源數(shù)據(jù)中的冗余度，或者把能量集中起來縮小所占頻帶。 5、為了提高信息傳輸?shù)目煽啃?，除信源編碼外，還需進行信道編碼。,（三）視頻信號壓縮的可能性 1、人的視覺和心理特點 （1）人的視覺系統(tǒng)具有兩條特性： 1）人眼對色度信號的敏感程度比對亮度信號的

20、敏感程度低，可把圖像中顏色信號去掉一部分而使人不察覺； 2）人眼對圖像細節(jié)的分辨能力有一定限度，可把圖像中的高頻信號去掉一部分而使人不易察覺。,（2）數(shù)字視頻和音頻信息的最終接收者是人，人的視覺和聽覺器官都具有某種不敏感性，舍去人的感官所不敏感的信息對圖像或聲音質(zhì)量的影響很小，在有些情況下，甚至可忽略不計。 2、計算機和電子的高速發(fā)展 計算機技術(shù)和數(shù)字集成電路的高速發(fā)展，尤其是其存貯容量和運算速度的大幅度提高，給數(shù)字視頻的壓縮和實時應用提供了現(xiàn)實的技術(shù)可能性。,3、經(jīng)濟和生活發(fā)展的動力 （1）經(jīng)濟的高速發(fā)展，需要網(wǎng)絡(luò)視頻。 （2）生活的進一步提高，需要高質(zhì)量的視頻信息。 （3）數(shù)字視頻的興旺和

21、應用前景給技術(shù)研發(fā)提供了經(jīng)濟和技術(shù)動力。 4、視頻數(shù)據(jù)主要存在以下形式的冗余 * 空間冗余 * 時間冗余 * 統(tǒng)計冗余 * 視覺冗余,空間冗余 同一幀圖像內(nèi)部鄰近像素之間、行與行之間存在有極強的相關(guān)性。 時間冗余 絕大部分情況下相繼兩幀圖像之間存在有極強的相關(guān)性，即有大量冗余信息可供壓縮。,統(tǒng)計冗余 空間及時間冗余度均被壓縮之后的圖像數(shù)據(jù)，由于其出現(xiàn)概率不同，當編成代碼時，在碼長分配上不宜“一視同仁”地采用等長度碼，而應將最短碼字分配給出現(xiàn)概率大的數(shù)據(jù)，最長碼字留給出現(xiàn)概率最小的數(shù)據(jù)。使編碼后的數(shù)據(jù)流占用最低的比特率。,視覺冗余 由于人眼視覺特性上存在的弱點或不完善處，使相同的圖像信息在不同視

22、覺條件下的能見度或重要性顯得不同，因而沒有必要“一視同仁”地加以對待。 如對于高速運動的物體，人眼本來看不清楚，就沒必要對這部分圖像的分辨力與靜止背景同等要求。,（1）無損壓縮編碼 解碼后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)完全相同，無任何偏差。如哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、行程編碼等。 壓縮能力與所處理數(shù)據(jù)的類型有關(guān)，壓縮比較低(2:1-5:1)。用于要求數(shù)據(jù)無損壓縮存儲和傳輸?shù)膱龊?，如傳真機、文本文件傳輸?shù)取?（四）視頻壓縮方法的分類1、有損和無損壓縮,（2）有損壓縮編碼 解碼后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)有一定的偏差，但仍可保持一定的視聽質(zhì)量和效果。 壓縮比可達200:1。壓縮比愈高，其解壓后的視聽質(zhì)量就愈低。主要用于對音頻

23、和視頻的壓縮。,（1）幀內(nèi)壓縮 空間壓縮；當壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數(shù)據(jù)。 幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法，由于幀內(nèi)壓縮時各個幀之間沒有相互關(guān)系，所以壓縮后的視頻數(shù)據(jù)仍可以以幀為單位進行編輯。幀內(nèi)壓縮一般達不到很高的壓縮率。,2、 幀內(nèi)和幀間壓縮,（2）幀間壓縮 時間壓縮；視頻連續(xù)幀具有很大的相關(guān)性。壓縮相鄰幀之間的冗余量，進一步提高壓縮率。 幀間壓縮一般是無損的。幀差值算法是一種典型的時間壓縮法，它通過比較本幀與相鄰幀之間的差異，僅記錄本幀與其相鄰幀的差值，這樣可大大減少數(shù)據(jù)量。,預測編碼 （一）定義：針對統(tǒng)計冗余進行壓縮。它對于空間冗余可進行幀內(nèi)預測估計；對于時間冗余則進行幀間預測估計，在接

24、收端則對應著預測解碼。 （二） DPCM（差值脈沖編碼調(diào)制法）：預測編碼器輸出的是信號當前的實際值與信號預測值之間的差值。,（三） DPCM工作原理,發(fā)送端,1、預測誤差En=Xn- Xn； 2、DPCM不是直接傳送圖像樣值本身，而是對預測誤差En進行再次量化和編碼，從而消除圖像信號的空間冗余（幀內(nèi)預測）和時間冗余（幀間預測） 。,3、對于每一個輸入樣值Xn，預測器產(chǎn)生一個預測值Xn。 （1）所選的參考樣值與Xn處在同一掃描行內(nèi)一維預測； （2）所選取的參考樣值除了本行的，還有前一行或前幾行的二維預測； （3）除此以外還選擇前一幀圖像的樣值作為參考值三維預測。（幀間預測編碼）,4、工作原理 利

25、用圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)性，用已傳輸?shù)南袼刂祵Ξ斍跋袼刂颠M行預測，然后對預測誤差進行編碼傳輸。 當預測比較準確時，預測誤差接近0，此時編碼所需的位數(shù)要比對原始圖像像素本身進行編碼所需傳送的位數(shù)小得多，達到壓縮的目的。 在接收端收到的預測誤差的碼字解碼后，再與預測值相加，即可得到當前像素值。,變換編碼,1、定義：先對圖像數(shù)據(jù)作數(shù)學上的變換，產(chǎn)生一組變換系數(shù)，再對這些系數(shù)量化和編碼。 2、DCT變換 先將整體圖像分成N*N像素塊，再對N*N像素塊逐一進行DCT變換。 由于大多數(shù)圖像的高頻分量較小，相應于圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加上人眼對高頻成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化。 傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率

26、要大大小于傳送圖像像素所用的數(shù)碼率。到達接收端后通過反離散余弦變換回到樣值，雖然會有一定的失真，但人眼是可以接受的。,二維正反離散余弦變換的算式：,其中：N是像塊的水平、垂直像素數(shù)，一般取N=8。 88的二維數(shù)據(jù)塊經(jīng)DCT后變成88個變換系數(shù)。當U=0，V=0時F(0，0)是原64個樣值的平均，相當于直流分量。隨著U，V值增加，相應系數(shù)分別代表逐步增加的水平空間頻率和垂直空間頻率分量的大小。,只考慮水平方向上一行數(shù)據(jù)（8個像素）的情況時：,圖像信號被分解成為直流成分；以及從低頻到高頻的各種余弦成分；而DCT系數(shù)只是表示了該種成分所占原圖像信號的份額大?。伙@然，恢復圖像信息可以表示為這樣一個矩陣

27、形式：F(n)=C(n)*E(n) 式中E(n)是一個基底 ，C(n)是DCT系數(shù)，F(xiàn)(n)則是圖像信號。,圖2給出了一個對8*8像塊進行DCT變換的具體例子:,它是由64個像素值所組成的圖像，稱為基本圖像。把它們稱為基本圖像是因為在離散余弦變換的反變換式中，任何像塊都可以表示成64個系數(shù)的不同大小的組合。而基本圖像相當于變換域中的單一的系數(shù)，那么任何像元也可以看成由64個不同幅度的基本圖像的組合。,工作原理： 步驟一：DCT變換 經(jīng)過一次DCT變換計算后，64個樣值仍然得到64個系數(shù)，本身碼率并沒有壓縮；但是，經(jīng)DCT變換后，比特數(shù)卻增加了。原樣值是8比特，數(shù)據(jù)從0255；得到的F10即直流

28、分量的最大值是原來256的64/8份，即02047，交流分量的范圍是-10241023；,步驟二：量化 量化之后（:4），大多數(shù)高頻分量的系數(shù)變?yōu)?。一般說來，人眼對低頻分量比較敏感，對高頻分量則不太敏感；因而量化的結(jié)果是去掉了不太重要的高頻分量，降低了碼率。,步驟3：讀數(shù)據(jù) “之”字型（Zig-Zag）方式讀出數(shù)據(jù)，可以減少碼率。 因為經(jīng)DCT變換以后，系數(shù)大多數(shù)集中在左上角，即低頻分量區(qū)，因此“之”字型讀出實際上是按二維頻率的高低順序讀出系數(shù)的。,游程編碼 (a) Z字形掃描； (b) 交替掃描,步驟4：編碼 采用游程長度編碼，即一個碼可以同時表示碼的值和前面有幾個零。這樣就發(fā)揮了“之”字型讀出的優(yōu)點，因為“之”字型讀出，出現(xiàn)連零的機會比較多，特別到最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后，只要給出“塊結(jié)束”（EOB）碼，就可以結(jié)束輸出，因此節(jié)省了很多碼率。,統(tǒng)計編碼,（一）定義 利用圖像的統(tǒng)計特性，降低了一部分圖像信息的多余度，從而達到壓縮碼率的目的。 （二）圖像的統(tǒng)計特性 圖像的統(tǒng)計特性是通過對大量的圖像進行統(tǒng)計而得出的共