数字电视的国际标准1.ppt

信息工程系 数字电视原理 信息工程系 数字电视原理 第五章 数字电视的国际标准 5.4 JPEG标准 JPEG的目标： JPEG用于连续变化的静止图像 连续变化是指灰度等级和颜色两方面的连续变化 静止图像数据压缩标准 JPEG Joint Photo-Graphic Experts Group 联合图像专家组 从1986年正式开始制订,由多个国际组织联合制定: 国际标准组织 ISO 国际电报电话咨询委员会 CCITT(后改为国际电信联盟ITU)。 国际电工委员会(IEC)也参加合作 1992年7月通过了标准的第一部分，后又对有关测试标准草案(即标准的第二部分)作了进一步修改 5.4 JPEG标准 JPEG包含两种基本压缩方法： 有损压缩：基于DCT的有损压缩，又称为基线顺序编解码(Baseline Sequential Codec)方法 无损压缩：又称预测压缩方法 JPEG编码压缩的基本算法与H.261的帧内模式相似，JPEG标准的图像压缩是在本帧内进行, 与前后帧无关 JPEG可用于活动图像压缩编码，只不过压缩方法只限于帧内进行，不作运动补偿和帧间差运算。这种用于活动图像的压缩技术称作：M-JPEG(Motion-JPEG), 主要用于高质量图像压缩编码方案中，例如电视台节目编辑中 5.4 JPEG标准 1. 基于DCT的编码器和解码器 基于DCT的JPEG编码器： 5.4 JPEG标准 基于DCT的JPEG解码器： 5.4 JPEG标准 JPEG标准中的像素 以NTSC制为例，它的视频最高频率为4.2MHz，故抽样频率可取8.4MHz至9MHz NTSC制 行频 行周期 每行的显示时间 若设抽样频率 5.4 JPEG标准 则 时间内的抽样数N如下式所示 抽样数N:一行中的显示区或称有效像素区中的像素数 5.4 JPEG标准 像素形状 又称为纵横比，按JPEG标准规定像素纵横比为1：1，也就是像素为正方形 例如上述NTSC制中一行像素为480个，若像素纵横比为1：1，图像尺寸纵横比为3：4，则一帧图像应有的行数为480×3／4＝360行 光栅转换或扫描转换：NTSC制一帧图像为525行，其中包含两场，若扣除两场的场消隐所需74行，则余451行,转换到360行,则需要并行。按 ，则每10行需要并成8行，这就是图像光栅处理中常用的光栅转换或扫描转换 5.4 JPEG标准 JPEG压缩流程示意图 5.4 JPEG标准 2. 离散余弦变换和DCT系数量化 JPEG标准是将“二维”空间的图像数据用离散余弦变换DCT公式变换到二维频域成为二维频率系数。变换后的系数经量化矩阵量化 亮度量化矩阵 色度量化矩阵 5.4 JPEG标准 量化矩阵量化 正量化： 式中 为DCT系数， 为量化步长 反量化 ： 5.4 JPEG标准 经Zig-Zag扫描后，把二维量化系数转换为一维数据序列，以便进行熵编码 这种低频在前高频在后Zig-Zag扫描的排列方式也称带状编码，因为它和频带由低到高呈带状一致。这和量化步长逐步提高的方式一致，所以也称门限系数排列方式 对于直流分量DC进行差分脉冲编码 5.4 JPEG标准 3. 熵编码器 熵编码也称无损编码或无误差编码。熵编码分为两个步骤，其一为中间熵编码，其二是可变长度熵编码 JPEG标准的DCT变换编码、解码过程及熵编码的具体操作方法请见附录 5.4 JPEG标准 4. 数据交换格式 5.5 MPEG-1标准 MPEG-1目标 MPEG-1标准的设计思想是在1Mbit/s到1.5Mbit/s的低带宽条件下，提供尽可能高的图像质量（包括音频，以下所指图像均包括音频）。针对CD-ROM、光盘的视频存储和放像所制定的数字电视标准 VCD使用MPEG-1标准，图像尺寸为352×288，标准速率为1.2Mbit/s MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Expert Group)的英文缩写，MPEG的任务是开发活动图像及其声音的数字编码标准，成立于 1988年。它是国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)联合技术委员会 l(JTC l)的第 29分委员会(S29)的第 l l工作组(WG l l)，其全称是 WG l l of SI 29 of ISO／IEC JTC l 5.5 MPEG-1标准 ISO的活动图像专家组(MPEG)在1991年11月提出了ISO 11172标准的建议草案，通称MPEG-l标准。该标准予 19