第二十一章視頻壓縮標準

目錄

引言

H.261標準

MPEG-1標準

MPEG-2標準

MPEG-4標準

MPEG-7標準

作業

　

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1. 引言

視頻壓縮標準是多媒體領域中的重要內容，針對視頻會議、網絡通訊、數字廣播等廣泛的應用場合制定了一系列的標準，包括H.261, MPEG-1, MPEG-2等，目前正在制定的標準有, MPEG-4，, MPEG-7。

本章只簡單地介紹其基本情況，詳細的內容請參照數字視頻和多媒體方面的書籍[1][2][3]。

2. H.261標準

H.261是用于視頻會議和可視電話業務的以px64kbps, p=1,…,30的速率在綜合業務數字網（ISDN）上傳送視頻信號的壓縮標準。例如，64kbps (p=1) 用于低端的可視電話業務，其中視頻信號傳輸占用48 kbps的帶寬，剩下的16 kbps用于音頻信號；384 kbps（p=6）或更高的速率用于高端的視頻會議業務。在ISDN信道上最高傳輸率為19.2Mbps (p=30)，足以傳送VHS質量的視頻信號。

H.261頒布于1990年，主要用于雙向視頻通信，允許的最大編碼延遲為150ms。它的輸入圖象格式為通用（同時適用于625線和525線的視頻標準）中間格式CIF (352x288)，低端可用其四分之一大小的QCIF (176x144)格式，楨率為30,15,10,7.5四種，隔行（interlaced）視頻，寬高比4:3。

H.261的編碼方案是基于DCT和DPCM的預測編碼算法，運動每楨圖象分成8x8的子塊，再組成宏塊、塊組，宏塊由4個8x8的亮度塊和2個8x8的色度塊組成，每個塊組由3x11個宏塊組成。每幅QCIF圖象有3個塊組，每幅CIF圖象有12個塊組，形成一個多層次的塊結構。

H.263是在H.261的基礎上針對低碼率（低于64kbp）視頻壓縮提出的標準，與H.261不同的是采用半象素精度運動補償算法和變長編碼，并引進了16種可協商的編碼選項用于提高壓縮性能和支持新增加的功能[2]。

3. MPEG-1標準

MPEG-1是1992年通過的視頻壓縮標準，用于CIF格式的視頻在速率約1.5Mbps的各種數字存儲介質（如CD-ROM,DAT,硬盤及光驅等）上的編碼表示，主要應用在交互式多媒體系統中。

MPEG-1算法與H.261算法相似，另外有一些自己的特點。它在1.2Mbps（視頻信號）速率下壓縮和解壓縮CIF格式的視頻質量與VHS記錄的模擬視頻質量相當。它是一種通用標準，在這個標準中，規定了編碼位流的表示語法和解碼方法，提供的支持操作有運動估計、運動補償預測、DCT、量化和變長編碼。與JPEG不同的是其中沒有定義產生合法數據流所需的詳細算法，為編碼器設計提供了大量的靈活性。MPEG-1的特點有：（1）隨機存取，（2）支持快速雙向搜索，（3）允許大約1秒的編碼/解碼延遲，比H.261的150ms內的嚴格限制松得多。

MPEG-1采用了三種類型的圖象：楨內圖I（intra-picture），預測圖P(Predicted picture)，雙向預測圖B(Bidrectioanl prediction)。MPEG-1采用楨間運動補償以提高壓縮率。

　

MPEG-1是針對逐行視頻的，輸入視頻首先要轉換為MPEG-1標準輸入格式（SIF，352x240,30Hz），采用(Y,Cr,Cb)顏色空間,亮度和色度象素都是8位編碼。楨內壓縮與JPEG類似.

楨間壓縮有兩種不同模式：

• P-圖象

參考前一楨I-圖象或P-圖象，使用運動補償前向預測編碼。

• B-圖象

B-圖象是MPEG-1的一個主要特點，使用了運動補償內插編碼技術。這可看作為時間多分辨率技術，首先重構I-圖象和P-圖象（通常占所有圖象的1/3），然后從重構的I-圖象和P-圖象中插補剩余的圖象，產生的內插誤差用DCT編碼。

　

MPEG-1的位流遵循一種層次的數據結構[1]，包括六層：塊、宏塊、切片、圖象、圖象組、序列。切片由宏塊組成，主要用于誤差恢復；許多切片組成圖象，有I-圖象、P-圖象和B-圖象，此外還有D-圖象（僅包含DC分量，用于超低速率下提供瀏覽功能）；由圖象組成圖象組，再由圖象組形成序列。

4. MPEG-2標準

MPEG-2是1993年通過的視頻壓縮標準，用于高清晰度視頻和音頻的編碼，也包含用于可視電話中的超低碼率（8-32kbps）的壓縮編碼。MPEG-2是MPEG-1的兼容擴展，廣泛應用于各種速率（2-20Mbps）和各種分辨率情況下的場合。

MPEG-2不僅接受逐行掃描視頻，也可以接受隔行掃描視頻，高清晰度視頻，提供可伸縮調節的位流，提供改進的量化和編碼選項。它包含了多個級別的分辨率：

　

5. MPEG-4標準

MPEG-4與MPEG-1和 MPEG-2標準區別在于它是基于內容的壓縮編碼方法，它對一幅圖象按內容切分為塊，將感興趣的物體從場景中分割出來進行編碼，可以獲得高壓縮比效果，而且可以支持基于內容的交互。MPEG-4引入視頻對象VO(Video Object)和視頻對象平面VOP(Video Object Plane)概念來表示內容。視頻對象VO的構成依賴于具體的應用和實際系統所處的環境。VO的描述通過三類信息來實現：運動信息、形狀信息和紋理信息。

MPEG-4 overview

參見：賀玉文的報告：MPEG-4, MPEG-7簡介

6. MPEG-7標準

MPEG-7的目的是定義“多媒體內容描述接口”標準以支持基于內容的視頻檢索。

MPEG-7 overview

參見：賀玉文的報告：MPEG-4, MPEG-7簡介

　

參考文獻

A.M. Tekalp (崔之祜、江春、陳麗鑫譯), Digital video processing, Prentice Hall電子工業出版社，1998。

鐘玉琢，多媒體技術，（高級），清華大學出版社，1999。

Vasudev Bhaskaran, Konstantinos Konstantinides, Image and video compression standards: algorithms and architectures, Kluwer Academic Publishers, Boston, 1995.

　

作業

　

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清華大學計算機系 艾海舟

最近修改時間：2000年4月12日

出處：http://media.cs.tsinghua.edu.cn/~ahz/digitalimageprocess/CourseImageProcess.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理：第二十一章 视频压缩标准的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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