互动业务支撑平台 音视频编解码技术 考试重点部分.ppt

* MPEG-1视频压缩技术 为了实现随机存取，最好要用帧内编码。 为了把编码电视图像的位速率限制在1.2Mbps, 既要有较高的压缩率,又要获得高质量的图像, 就要求在帧内和帧间编码之间进行折中。因 此,MPEG定义了3种图像：I图像(Intra Picture帧内图像)、P图像(Predicted Picture 预测图像)和B图像(Bidirectional Picture双向 预测图像。 * 典型的排列如图下所示。这三种图像将采用三种不同的算法进行压缩。 图像组一般由一个I-图像帧、几个P-图像帧和若干个B-图像帧构成。 I B B P B B P B B P … B I I-图像帧(Intra-coded picture)：帧内编码图像帧，简称内帧。这类图像帧不参考其他图像帧而只利用自己的图像信息进行编码。 P-图像帧（Predictive-coded picture）：预测编码图像帧，简称预测帧。此类图像帧利用最近的前一个I帧或P帧作为参考，采用带运动补偿的帧间预测进行编码，此过程称为前向预测 B-图像帧（Bidirectionally predictive-coded picture）：双向预测编码图像帧。此类图像帧既利用过去的图像帧（I帧或P帧），也利用后来的图像帧（P帧）进行带运动补偿的双向预测编码，此过程称为双向预测 * 1 帧内图像I的压缩编码算法 帧内图像I不参照任何过去的或者将来的其他图 像帧,压缩编码采用类似JPEG压缩算法。 如果电视图像是用RGB空间表示的,则首先把它转换成YUV空间表示的图像。每个图像平面分成8×8的图块,对每个图块进行离散余弦变换DCT,DCT变换后经过量化的交流分量系数按照“Z字蛇行”的形状排序,然后再用无损压缩技术进行编码。DCT变换后经过量化的直流分量系数用差分脉冲编码DPCM,交流分量系数用行程编码RLE,然后再用霍夫曼编码或者用算术编码。 * 2 预测图像P的压缩编码算法 P图像是用前面最近的一个I图像(或P图像)预测 编码得到的(前向预测),为了减少动态图像的时间冗 余,这里采用了运动补偿的预测编码。 基于块的运动补偿技术，就是在其参照帧中寻 找符合一定条件，与当前被预测块匹配最佳的块。 找到匹配块后,对预测的误差采用ADCT技术编码，在 恢复被预测块时，用匹配块加上预测误差即可。 预测图像的编码是以图像宏块(macroblock)为 基本编码单元 , 一个宏块一般定义为16×16像素的 的图像块。 预测图像P使用两种类型的参数来表示：一种参 数是当前要编码的图像宏块与参考图像的宏块之间 的差值，另一种参数是宏块的移动矢量。 * 3 双向预测图像B的压缩编码算法 双向预测 图像B的压缩 编码框图如右 图所示。具体 计算方法与预 测图像P的算 法类似，这里不再重复。 双向预测图像B在预测时,既可使用了前一个图像 作参照,也可使用下一个图像做参照或同时使用前后 两个图像作为 参照图像(双 向预测)。 * 2.1.4 量化及其质量 量化的概念与原理 量化是将具有连续幅度值的输入信号转换为只具有有限个幅度值的输出信号的过程。 就一般而言，量化是模拟信号到数字信号的映射。模拟信号是连续量，而数字信号是离散量，因此量化过程实际上就是用有限的离散量代替无限的连续量的多对一的映射过程。 * 一般的量化过程是预先设置一组判决电平和与其对应的一组码字，再将整个有效值区间划分成若干个子区间（也即量化级），每个子区间对应一个判决电平。量化时将模拟量的采样值与这些判决电平比较，若采样值幅度落在某一子区间上，则将它量化为该量化级对应的码字。 * 量化的方法通常有标量量化和矢量量化 1 标量量化 标量量化是对经过映射变换后的数据或PCM数据逐个进行量化，在这种量化中，所有采样使用同一个量化器进行量化，每个采样的量化都与其他采样无关，故也称为零记忆量化。 标量量化又有均匀量化、非均匀量化和自适应量化之分. * W3 (c) (a) (b) 灰度差 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W1 W2 W4 W5 W6 W7 W8 点数 (－255～255) 图2.1 量化过程示意图 * 其中，（a）图是待量化的函数，是一幅图像的灰度差值直方图。其灰度范围为0～255，灰度差的范围为﹣255～255，需要log2512=9位表示一个输入。当限定输出量化级为8时，量化输出用log28=3位即可 * （b）图给出了