電視原理 第8章數(shù)字視音頻壓縮編碼1_圖文

1、CUC 12009CUC 22009CUC 32009CUC4信息工程學(xué)院2009CUC5信息工程學(xué)院2009CUC 62009CUC 72009CUC 82009CUC 92009CUC 102009CUC11信息工程學(xué)院2009CUC 122009CUC132009CUC142009CUC15信息工程學(xué)院2009一、預(yù)測(cè)編碼基本原理方案1方案2DPCM was invented by C. Chapin Cutler at Bell Labs in 1950; his patentincludes both the methods.CUC162009CUC172009CUC182009CU

2、C 192009CUC 202009CUC21信息工程學(xué)院2009CUC22信息工程學(xué)院2009CUC 232009CUC24信息工程學(xué)院2009根據(jù)參考幀與被編碼幀的位置,幀間預(yù)測(cè)可分為:前向預(yù)測(cè):參考幀位于被編碼幀之前后向預(yù)測(cè):參考幀位于被編碼幀之后雙向預(yù)測(cè):參考幀位于被編碼幀的前后兩個(gè)方向MPEG標(biāo)準(zhǔn)所采用的預(yù)測(cè)編碼I(I ntra frame幀:幀內(nèi)編碼幀P(P redictive-coded frame幀:前向預(yù)測(cè)編碼幀B(B idirectionally predictive-coded frame幀:雙向預(yù)測(cè)編碼幀CUC252009對(duì)于活動(dòng)圖像內(nèi)容,前后幀相應(yīng)位置像素差值很大,量

3、CUC26信息工程學(xué)院2009CUC27信息工程學(xué)院2009在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)中主要有兩個(gè)過程:運(yùn)動(dòng)估計(jì)(Motion Estimation,ME,運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(Motion Compensation,MC。如果對(duì)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè),首先要估計(jì)出物體的運(yùn)動(dòng)矢量,這一過程稱為運(yùn)動(dòng)估計(jì)。然后再根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量找出物體在前一幀的區(qū)域位置,用這一區(qū)域位置的信號(hào)形成當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)物體的預(yù)測(cè)信號(hào),這叫做運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。CUC282009CUC29信息工程學(xué)院20091.運(yùn)動(dòng)估計(jì)塊匹配法把圖像分成若干子塊,設(shè)子塊圖像是由NN個(gè)像素組成的像塊,并假設(shè)一個(gè)像塊內(nèi)的所有像素作一致的平移運(yùn)動(dòng)。估值塊大小(NN的選擇應(yīng)該綜合考慮圖像細(xì)節(jié)構(gòu)成

4、和計(jì)算量等因素。實(shí)際常采用是基于宏塊的估計(jì)。CUC30信息工程學(xué)院2009CUC31信息工程學(xué)院2009CUC32信息工程學(xué)院2009CUC332009CUC342009CUC35信息工程學(xué)院2009前一幀運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效果實(shí)例CUC36信息工程學(xué)院2009后一幀CUC37信息工程學(xué)院2009前后幀之間殘差CUC38信息工程學(xué)院2009CUC392009CUC402009(no motion compensationCUC41信息工程學(xué)院2009CUC42信息工程學(xué)院2009亮度緩變區(qū)亮度急變區(qū)P (e n e nCUC 432009CUC 442009CUC 452009CUC46信息工程學(xué)院20

5、09CUC 472009CUC482009變換本身并不會(huì)產(chǎn)生壓縮,實(shí)現(xiàn)壓縮的是變換后的量化編碼。CUC492009分別表示圖像在變換域中的水平空間頻率和垂直空間頻率CUC502009CUC512009CUC52信息工程學(xué)院2009CUC53信息工程學(xué)院2009CUC542009CUC552009CUC562009CUC57信息工程學(xué)院2009CUC582009CUC59信息工程學(xué)院20098x8的DCT 基圖像示意圖uvCUC602009三、量化器 LL HL HH LL:細(xì)量化 LH、HL:中等量化 HH:粗量化 DCT變換具有保墑性，變換本身并不能壓縮碼 率。 只有通過量化器對(duì)系數(shù)量化和熵

6、編碼后才能降 低數(shù)據(jù)量。 量化器根據(jù)圖像在變換域中的分布特性來進(jìn)行 設(shè)計(jì)： 1. 大多數(shù)圖像亮度值變化少，變換域后的變換 信息工程學(xué)院 LH 16 11 10 16 24 40 58 57 51 60 69 61 55 56 12 12 14 19 26 14 13 16 24 40 17 18 24 47 99 99 99 99 18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 56 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 9

7、9 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 色度量化矩陣 62 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99 亮度量化矩陣 系數(shù)的大部分能量集中在直流和低頻區(qū)域，又 CUC 2009 61 信息工程學(xué)院 2009 CUC 為亮度突變 域如輪廓 邊緣等高頻細(xì)節(jié)部 DCT變換及壓縮編碼實(shí)例： 88圖像亮度數(shù)據(jù)矩陣及其DCT系數(shù)矩陣 139 144 150 15

8、9 159 161 162 162 144 151 155 161 160 161 162 162 149 153 160 162 161 161 161 161 153 156 163 160 162 161 163 161 155 159 158 160 162 160 162 163 155 156 156 159 155 157 157 158 155 156 156 159 155 157 157 158 155 156 156 159 155 157 157 158 1260 -1 -23 -11 -7 -1 2 -1 -3 -17 -9 -2 -1 0 0 2 -12 -6 -2

9、 0 1 2 0 -4 -5 -3 2 1 2 0 -1 -2 2 -3 0 1 0 -1 0 2 -2 0 -1 0 -1 1 2 1 -1 0 -1 0 1 1 1 -1 1 -1 0 0 1 -1 -1 0 16 12 114 14 18 24 49 72 亮度量化矩陣及量化后的DCT系數(shù) 11 12 13 17 22 35 64 92 10 14 16 22 37 55 78 95 16 19 24 29 56 64 87 98 24 26 40 51 68 81 108 112 40 58 57 87 103 104 121 100 51 60 69 80 103 113 120 103 61 55 56 62 77 92 101 99 79 -2 -1 0 0 0 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 63 信息工程學(xué)院 2009 CUC 64 信息工程學(xué)院 2009 CUC ZigZag(Z字形掃描輸出路徑 游程編碼（RLC，Run Length Coding） 游程編碼是一種簡(jiǎn)單的熵編碼，一般不直接使用，為了達(dá)到較好的壓縮 效果，通常與其他編碼方法一起使用，如和正