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数字电视实用技术 刘大会 编著 北京邮电大学出版社 第四章 视音频编码国际标准 4.1 视频国际编码标准的发展状况 4.2 数字电视信号视频压缩编码国际标准 运用情况简介 4.3 图象压缩的H.261标准 4.4 视频压缩MPEG-2国标标准 4.5 视频编码H.264国际标准 4.6 数字电视技术音频压缩编码国际标准 通过本章的学习，要求能够了解与掌握数字电视MPEG-2标准视频流的物理表示，视频码流的语法结构，码流的逻辑关系，码流所描述的内容，码流的层关系，以建立起数字电视技术信息流复用技术的概念及MPEG-2编码的关键技术和其他标准的内含。 4.1 视频国际编码标准的发展状况 数字视频技术的广泛应用带动了视频编码相关标准的制定和完善。视频编码标准主要由ITU-T和ISO/IEC发布 。 4.2 数字电视信号视频压缩编码国际标准运用情况简介 JPEG：用于静止图象压缩。 H.261：用于会议电视。 MPEG-1：用于活动图象。 MPEG-2：用于活动图象。 MPEG-4：是基于音频和可视对象的编码。 MPEG-7：用于对庞大的图象、声音信息的管理和迅速检索。 MPEG-21：为多媒体框架标准。 4.3 图象压缩的H.261标准 4.3.1 H.261标准的基本情况 H.261是世界上第一个得到广泛承认并产生巨大影响的数字视频图象压缩编码标准。 H.261的目标是会议电视和可视电话，标准推荐的视频压缩算法必须具有实时性，同时要求最小的延迟时间。 4.3.2 H.261标准的视频格式 CCITT采用中间格式和四分之一的通用中间格式作为可视电话和会议电视的视频输入格式，即首先将PAL制、NTSC制或SECAM制的数字视频信号转化为CIF或QCIF格式，这称为CIF或QCIF格式转换。 4.3.3 H.261标准的视频压缩编码算法 1、H.261视频压缩编码算法原理 在ISO和ITU制定的数字视频压缩标准中，第一代压缩编码技术的压缩算法都采用了混合编码方案，即带有运动补偿的帧间DPCM+二维DCT变换编码＋统计编码技术（熵编码）。 2、H.261视频压缩算法的具体过程 压缩编解码算法主要分为帧内编码和帧间编码两类。 （1）帧内编码 （2）帧间编码 4.3.4 H.261视频数据流结构 4.3.5 H.261信道纠错编码 为提高抗信道误码的性能，H.261标准采用了BCH（511，493）前向纠错编码技术，码长n=511比特， 其中信息码元k=493比特，校验位为18比特，在加上1比特的同步信息构成一个512比特的子帧，每8个子帧组成一个复帧。 4.4 视频压缩MPEG-2国标标准 MPEG-2是由MPEG制定的第2个标准，其正式名称为“活动图象及伴音信息的通用编码”标准。 MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，它在系统和传送方面做了更加详细的规定和进一步的完善。 MPEG-2标准目前包括9个部分，统称为ISO/IEC13818国际标准。 MPEG-1/-2标准中的三种编码类型图象 MPEG标准将编码图象分为三种类型，分别称为I(Intra)帧、P(Predicated)帧和B(Bi-directional)帧。 4.4.3 MPEG视频码流的分层结构 MPEG为了更好地表示编码比特流，用语法规定了一个分层结构，目的是把比特流中逻辑上独立的实体分开，防止语义含糊，并减轻解码过程中的负担。 MPEG-1/-2视频编码原理及关键技术 概括地说，MPEG视频压缩的原理是利用了序列图象中的空间相关性。 MPEG的视频编码原理框图4-11所示，采用带运动补偿的帧间预测编码和帧内DCT编码相结合的方案。 关键技术环节 1.离散余弦变换（DCT） 2.量化器 3.“之”字型扫描与游程编码 4.熵编码 5.运动估计 6.运动补偿 MPEG-2和MPEG-1的区别 MPEG-2定义了“类”与“级”的概念 MPEG-2有“按帧编码”和“按场编码”两种模式 MPEG-2增加了可分级性 空间可分级性 时间可分级性 信噪比可分级性 4.4.6 MPEG-2的系统传送层 视频和音频信号经编码后生成了各自的基本码流，这些ES流以及辅助数据必须复用在一起才能构成一路实际的电视节目传送流。 1.数字复用与解复用 在多路数字信号间实现TDM的过程称为数字复用，其逆过程为数字解复用。 TDM中一个比特周期称为一个传送时隙，时隙是多路信号间分配频带的最基本单位。数字复用/解复用中的一个重要概念是“包结构”。 2.节目流和传送流 根据传输媒体的质量不同，MPEG-2标准的系统部分定义了两种复用信息流：节目流和传送流，系统传送层的结构可以用图4-12来描述。