數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

南航信息工程學(xué)院1/10/10CH6數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

6.1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)概述表6-1是慣用視頻數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)全稱(chēng)應(yīng)用JPEGISO／IECl0918多灰度靜止圖像數(shù)字壓縮編碼圖片壓縮、數(shù)碼相機(jī)H.261ITU-T提議H.261p×64kb/s視聽(tīng)業(yè)務(wù)視頻編解碼器會(huì)議電視、可視電話(huà)H.263ITU-T提議H.263低于64kb／s窄帶通信信道視頻編碼可視電話(huà)MPEG-1ISO／IEC11172含有1.5Mb／s數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)字存放媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼VCD、電視監(jiān)控MPEG-2ISO／IEC13818通用運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼DVD、SDTV、HDTVMPEG-4ISO／IEC14496

音視頻通用對(duì)象編碼IP網(wǎng)、交互視頻

視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)主要是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO/IEC)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)制訂。表6-2ITU標(biāo)準(zhǔn)與ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第1頁(yè)南航信息工程學(xué)院2/10/106.1.1電視演播室數(shù)字編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CCIR601(1)采取亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)（R-Y）和（B-Y）分量編碼，其取樣頻率分別為13.5MHz

、

6.75MHz

、6.75MHz

。(2)

選取8bit均勻量化(256個(gè)量化級(jí)，即碼電平從0～

255，相當(dāng)于二進(jìn)制00000000～11111111)，在抽樣、量化前須對(duì)三個(gè)分量信號(hào)進(jìn)行γ校正。(3)每個(gè)數(shù)字有效行分別有720個(gè)亮度取樣點(diǎn)和360×2

個(gè)色差信號(hào)取樣點(diǎn)，即4∶2∶2

格式。(現(xiàn)國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)電通信部門(mén)

ITU-R)R---RadiocommunicationSector

ITU--InternationalTelecommunicationsUnion數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第2頁(yè)南航信息工程學(xué)院3/10/10CCIR601數(shù)字電視編碼圖6-1數(shù)字電視信號(hào)分量編碼原理框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第3頁(yè)南航信息工程學(xué)院4/10/106.1.2靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG

是數(shù)字圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，含兩種基本壓縮方式：（JointPictureExpertGroup）1、無(wú)損壓縮（預(yù)測(cè)壓縮）2、有損壓縮聯(lián)合圖像(靜止)教授組

以DCT變換為基礎(chǔ)壓縮方法，其壓縮比較高，是JPEG標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。

以二維DPCM為基礎(chǔ)壓縮方式，解碼后能完全準(zhǔn)確地恢復(fù)原圖像采樣值，其壓縮比低于有損壓縮方法。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第4頁(yè)南航信息工程學(xué)院5/10/106.1.3．H.26x標(biāo)準(zhǔn)

包含H.261、H.262、H.263和H.264等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.261標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適合在較高速率ISDN數(shù)字網(wǎng)上傳輸，H.262是圖像質(zhì)量較高圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，H.263是極低速率視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264在性能上超越H.263，是AVC或MPEG-4第四部分，可用于視頻會(huì)議。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第5頁(yè)南航信息工程學(xué)院6/10/106.1.4．MPEG標(biāo)準(zhǔn)MPEG是ISO和IEC兩個(gè)國(guó)際組織聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)(JTCI---JointTechnicalCommitteeISO/IEC)領(lǐng)導(dǎo)下“活動(dòng)圖像教授組”英文簡(jiǎn)稱(chēng)，1988年成立以來(lái)已經(jīng)制訂了包含MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等多個(gè)數(shù)字視頻／數(shù)字音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。（MovingPictureExpertGroup）數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第6頁(yè)南航信息工程學(xué)院7/10/106.1.5超高清楚度成像(HRI)提議(ITU-RBT.1201)ITU-RBT.1201提議提出了超高清楚度成像(HRI)格式和規(guī)范提議。表6-1HRI

４種圖像格式規(guī)范提議(HRI---HighResolutionImage直譯為高分辨圖象)數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第7頁(yè)6.16JVT標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC特點(diǎn)：(JointVideoTeam)JVT是由ISO/IECMPEG和ITU-TVCEG成立聯(lián)合視頻工作組（JointVideoTeam），致力于新一代數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)制訂。JVT標(biāo)準(zhǔn)在ISO/IEC中正式名稱(chēng)為：MPEG-4AVC(part10)標(biāo)準(zhǔn)；在ITU-T中名稱(chēng):H.264。

1、和以往標(biāo)準(zhǔn)相比最多可節(jié)約50％碼率，使存放容量大大降低；2、不一樣分辨率、碼率下都能提供較高視頻質(zhì)量；3、易于視頻會(huì)議、視頻電話(huà)，更易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第8頁(yè)6.1.7．AVS標(biāo)準(zhǔn)1.AVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容（Audio

Video

coding

Standard）

由我國(guó)“數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組”制訂。AVS

1.0包含系統(tǒng)、視頻、音頻和一致性等標(biāo)準(zhǔn)支撐部分。

包含：變換、量化、預(yù)測(cè)、變長(zhǎng)編碼、環(huán)路濾波器、幀間預(yù)測(cè)、熵編碼器和場(chǎng)編碼。圖6-1AVS視頻編碼器框圖

前5個(gè)模塊使用不受專(zhuān)利保護(hù)公開(kāi)技術(shù)，后3個(gè)模塊是創(chuàng)新技術(shù)。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第9頁(yè)南航信息工程學(xué)院10/10/10(1)高效2.AVS標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)比MPEG-2編碼效率高2倍,與H.264編碼效率相當(dāng)。(2)復(fù)雜度低

編碼復(fù)雜度相當(dāng)于H.26430％，解碼復(fù)雜度相當(dāng)于H.26470％。AVS只有2個(gè)參考圖像，最小運(yùn)動(dòng)賠償塊為8×8；許多在HD-TV和HD-VD(HighDefinitionVideoDisk高清楚度視盤(pán))應(yīng)用中不需要編碼工具被刪除，與MPEG-2兼容。電視臺(tái)現(xiàn)有基于MPEG-2編輯與傳輸系統(tǒng)不需要改變。(3)許可費(fèi)低MPEG-2許可費(fèi)為20元，而AVS初步定為1元。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第10頁(yè)6.2H.261標(biāo)準(zhǔn)6.2.1概述1990年12月國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)(CCITT)經(jīng)過(guò)H.261標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)用于雙向通信ITU標(biāo)準(zhǔn)，主要用于在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN上傳輸電視電話(huà)會(huì)議等低碼率多媒體領(lǐng)域。采取p×64kbit/s聲像業(yè)務(wù)圖像編解碼，其中p=1,2,…，32，為實(shí)現(xiàn)低成本，只用Y、U、V為4∶2∶0一個(gè)格式。幀格式有兩種，CIF（352288）和QCIF（176144）。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第11頁(yè)6.2.2H.261標(biāo)準(zhǔn)圖像格式

其中CIF(CommonIntermediateFormat)為通用中間格式，QCIF(QuarterCIF)為1/4通用中間格式，SQCIF為擴(kuò)展通用中間格式，4CIF為4倍通用中間格式，16CIF為16倍通用中間格式。表6-2H.261與

H.263圖像格式數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第12頁(yè)南航信息工程學(xué)院13/10/10H.261圖像像素結(jié)構(gòu)1.宏塊2.宏塊組3.每幀圖像每塊為8×8個(gè)像素，每宏塊為16×16個(gè)像素每個(gè)宏塊組為176×48[(16×11)×(16×3)]個(gè)像素每幀CIF格式圖像為352×288[(176×6)×(48×6)]個(gè)像素?cái)?shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第13頁(yè)南航信息工程學(xué)院14/10/106.2.3H.261信源編碼器圖6-2H.261編碼器方框圖

采取基于運(yùn)動(dòng)賠償幀間預(yù)測(cè)和對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行8×8共64個(gè)像素DCT（設(shè)置自適應(yīng)量化器；再采取Huffman或算術(shù)變字長(zhǎng)編碼（VCL）實(shí)現(xiàn)熵編碼。

圖像輸入以宏塊MB為單位輸入，MB中包含亮度信號(hào)Y4個(gè)8×8像素方塊，色度信號(hào)Cb、Cr各一個(gè)8×8像素方塊，共6個(gè)8×8像素方塊。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第14頁(yè)1、幀內(nèi)編碼模式

幀內(nèi)幀I圖像采取幀內(nèi)編碼，不參考其它圖像幀而只用本幀信息進(jìn)行編碼。編碼圖像僅經(jīng)DCT，量化器和比特流編碼器即生成編碼比特流，而不經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)環(huán)處理。DCT直接應(yīng)用于原始圖像數(shù)據(jù)。游程編碼RLE(run-lengthcoding)差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)圖6-3幀內(nèi)圖像壓縮編碼算法框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第15頁(yè)南航信息工程學(xué)院16/10/102、幀間編碼模式(1)預(yù)測(cè)幀P

(Predictivecodedpicture)圖像壓縮編碼算法

前向預(yù)測(cè)編碼幀圖像，參考前一幅I幀或P幀圖像做運(yùn)動(dòng)賠償幀間預(yù)測(cè)圖6-4預(yù)測(cè)圖像P壓縮編碼算法框圖

原圖像先與幀存放器中預(yù)測(cè)圖像比較，算出運(yùn)動(dòng)矢量，由此矢量和參考幀生成預(yù)測(cè)圖像。而后將原圖像與預(yù)測(cè)像素差值進(jìn)行DCT變換，再經(jīng)量化器和比特流編碼器生成輸出編碼比特流。進(jìn)行更有效；通慣用于深入預(yù)測(cè)之參考。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第16頁(yè)南航信息工程學(xué)院17/10/10(2)雙向預(yù)測(cè)幀B壓縮編碼算法

雙向預(yù)測(cè)編碼幀圖像，參考前一幅(I幀或P幀)和后一幅（P幀）圖像做運(yùn)動(dòng)賠償雙前向預(yù)測(cè)編碼。提供最高壓縮。(BidirectionallyPredictedPicture)圖6-5雙向預(yù)測(cè)圖像B壓縮編碼算法框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第17頁(yè)南航信息工程學(xué)院18/10/103、環(huán)路濾波器表6-2(1)

環(huán)路濾波器系數(shù)

環(huán)路濾波器屬于低通濾波器，用于幀間編碼模式時(shí)消除運(yùn)動(dòng)賠償過(guò)程中高頻噪波。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第18頁(yè)南航信息工程學(xué)院19/10/10表6-2(2)

環(huán)路濾波器系數(shù)數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第19頁(yè)南航信息工程學(xué)院20/10/10

6.2.4H.261信源解碼器圖6-6H.261解碼器方框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第20頁(yè)6.3JPEG標(biāo)準(zhǔn)6.3.1基于DCT編碼器和解碼器圖6-7JPEG編解碼原理框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第21頁(yè)南航信息工程學(xué)院22/10/101、DCT編碼原理(1)DCT變換(2)量化

輸入端將原圖像分成8×8像素塊(Block)后送入DCT變換器，目標(biāo)是去除圖像數(shù)據(jù)空間冗余。利用人眼視覺(jué)特征設(shè)計(jì)量化表。1611101624405161121214192658605514131624405769561417222951878062182237566810910377243555648110411392496478871031211201017292959811210010399亮度量化表色度量化表17182447999999991821266699999999242656999999999947669999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第22頁(yè)(3)之字形掃描(4)可變長(zhǎng)熵編碼

編碼之前，需要把二維變換系數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換為一維序列。為消除碼字中統(tǒng)計(jì)冗余，采取可變長(zhǎng)熵編碼。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第23頁(yè)南航信息工程學(xué)院24/10/106.4MPEG標(biāo)準(zhǔn)6.4.1MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)（MovingPictureExpertGroup）1992年制訂，主要任務(wù)是制訂活動(dòng)圖像及對(duì)應(yīng)聲音及數(shù)字存放媒體上用于存放及重放時(shí)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-1“用于高至1.5Mb/s數(shù)字存放媒體活動(dòng)圖像和對(duì)應(yīng)音頻編碼”?；灸繕?biāo)是將活動(dòng)視頻圖像及其伴音進(jìn)行壓縮編碼等處理，形成一個(gè)復(fù)合既包含視頻又包含音頻信息統(tǒng)一二進(jìn)制比特流，同時(shí)還要保持圖像和聲音同時(shí)，壓縮比可高達(dá)200：1，相當(dāng)VHS畫(huà)質(zhì)。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第24頁(yè)南航信息工程學(xué)院25/10/101、MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

最主要三部分：MPEG系統(tǒng)，MPEG視頻和MPEG音頻。亮度、色度塊均由8×8個(gè)像素組成，塊是MPEG-1中最小圖像處理單元，由4個(gè)8×8亮度塊和兩個(gè)8×8色度塊組成。MPEG-1允許用戶(hù)在任何兩參數(shù)幀（I或P幀）之間安排任意幅B幀。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)極大地推進(jìn)了VCD以及影視節(jié)目存放應(yīng)用與發(fā)展。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第25頁(yè)南航信息工程學(xué)院26/10/10MPEG-1編解碼過(guò)程圖6-9MPEG-1編解碼過(guò)程圖6-11通信處理板電路框圖圖6-10MPEG-1解碼器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖

緩存器來(lái)平滑時(shí)變數(shù)碼率，方便和信道碼率相匹配。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第26頁(yè)南航信息工程學(xué)院27/10/102、MPEG中三種圖像類(lèi)型(1)

I幀(Intra-Frame)(2)

P幀(Predicated-Frame)

是幀內(nèi)壓縮，不使用運(yùn)動(dòng)賠償，提供中等壓縮比。因?yàn)镮幀不依賴(lài)于其它幀，所以是隨機(jī)存取入點(diǎn)，同時(shí)是解碼中基準(zhǔn)幀。

依據(jù)前面I幀或P幀進(jìn)行預(yù)測(cè)(向前預(yù)測(cè))，使用運(yùn)動(dòng)賠償算法進(jìn)行壓縮，因而壓縮比要比I幀高，數(shù)據(jù)量平均到達(dá)I幀1/3左右。P幀是對(duì)前后B幀和后繼P幀進(jìn)行解碼基準(zhǔn)幀。P幀本身是有誤差，假如P幀前一個(gè)基準(zhǔn)幀也是P幀，就會(huì)造成誤差傳輸。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第27頁(yè)南航信息工程學(xué)院28/10/10

是基于內(nèi)插重建幀，它基于前后兩個(gè)I、P幀或P、P幀，它使用雙向預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)量平均能夠到達(dá)I幀1/9左右。

B幀本身不作為基準(zhǔn)，所以可在提供更高壓縮比情況下不傳輸誤差。(3)

B幀(Bidirectinal-Frame)數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第28頁(yè)南航信息工程學(xué)院29/10/10I

幀、P幀和B幀圖像依賴(lài)關(guān)系表6-3I幀、P幀、B幀數(shù)據(jù)字節(jié)和壓縮比B幀有較高壓縮比，所以視頻編碼器總編碼效率提升；I幀和P幀壓縮比不高，可確保較高重建圖像質(zhì)量。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第29頁(yè)1)碼流組成2)傳輸碼流組成數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第30頁(yè)南航信息工程學(xué)院31/10/10Ⅰ圖像序列層（VideoSequencelayer）Ⅱ圖像組層（GroupofPicture）Ⅲ圖像層（Picture）Ⅳ宏塊條/片層（Slice）Ⅴ宏塊層（Macroblock）Ⅵ塊層（Blocklayer）3．MPEG-1視頻流結(jié)構(gòu)圖6-12MPEG-1視頻流結(jié)構(gòu)數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第31頁(yè)南航信息工程學(xué)院32/10/10(1)MPEG-1視頻流分層結(jié)構(gòu)圖6-13MPEG-1視頻流分層結(jié)構(gòu)Ⅰ圖像序列層Ⅱ圖像組層Ⅲ圖像層Ⅳ宏塊條/片層Ⅴ宏塊層Ⅵ塊層（六個(gè)層次）數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第32頁(yè)南航信息工程學(xué)院33/10/10

圖6-14MPEG-1宏塊結(jié)構(gòu)(2)

MPEG-1宏塊結(jié)構(gòu)類(lèi)型數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第33頁(yè)6.4.2MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)

由ISO/IECMPEG教授組與ITU-TATV圖像編碼教授組于1994年共同制訂。

主要包含系統(tǒng)、視頻、音頻、一致性、參考軟件、數(shù)字存放媒體命令與控制、高級(jí)音頻編碼、10比特視頻編碼和實(shí)時(shí)接口9個(gè)部分。應(yīng)用范圍包含標(biāo)準(zhǔn)清楚度電視、高清楚度電視和MPEG-1工作范圍。MPEG-2解碼器能夠?qū)PEG-1碼流進(jìn)行解碼。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第34頁(yè)1．MPEG-2系統(tǒng)部分圖6-15簡(jiǎn)化MPEG-2系統(tǒng)框圖圖6-16碼流解碼器數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第35頁(yè)南航信息工程學(xué)院36/10/10

MPEG-2節(jié)目

碼流組成圖6-17MPEG-2

節(jié)目碼流組成示意圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第36頁(yè)南航信息工程學(xué)院37/10/10圖6-17MPEG-2傳送碼流組成示意圖(2)MPEG-2傳送碼流組成數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第37頁(yè)南航信息工程學(xué)院38/10/102．圖像部分(1)級(jí)(levels)(2)類(lèi)(profiles)

圖像編碼可分級(jí)性是MPEG-2及以上標(biāo)準(zhǔn)顯著特征,指接收機(jī)可視詳細(xì)情況對(duì)編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行部分編碼。其主要目標(biāo)是對(duì)含有不一樣帶寬、顯示能力和用戶(hù)需求接收機(jī)提供靈活支持，使多媒體應(yīng)用環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)庫(kù)瀏覽和多分辨率回放功效。

為適應(yīng)適應(yīng)不一樣數(shù)字電視體系，MPEG-2有4種輸入格式，用級(jí)加以劃分；

用類(lèi)劃分不一樣編解碼技術(shù)處理方法。MPEG-2有5個(gè)類(lèi)，類(lèi)之間存在向后兼容性，若接收機(jī)能解碼用高類(lèi)工具編碼圖像，也能解碼用較低類(lèi)工具編碼圖像。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第38頁(yè)南航信息工程學(xué)院39/10/10表6-4MPEG-2圖像編碼分級(jí)數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第39頁(yè)南航信息工程學(xué)院40/10/103、MPEG2編碼器

兩層空間可分級(jí)編碼器，對(duì)基本層將原視頻進(jìn)行空間下采樣，然后進(jìn)行DCT變換、量化和VLC編碼。經(jīng)過(guò)將每2×2個(gè)像素用它們平均值替換，可實(shí)現(xiàn)4:1比率空間下采樣。圖6-18MPEG2編碼器原理框圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第40頁(yè)南航信息工程學(xué)院41/10/10

兩層空間可分級(jí)編碼器用更復(fù)雜預(yù)濾波器能夠降低下采樣圖像重合效應(yīng)，但以增加復(fù)雜度作為代價(jià)。對(duì)增強(qiáng)層，進(jìn)行以下工作：①經(jīng)過(guò)反量化和IDCT重建基本層圖像；②對(duì)基本層圖像進(jìn)行空間上采樣。每個(gè)像素復(fù)制4次可實(shí)現(xiàn)1:4比率空間上采樣。③從原始圖像中減去上采樣基本層圖像；④對(duì)殘差進(jìn)行DCT變換，并用小于基本層量化參數(shù)進(jìn)行量化；⑤用VLC編碼量化比特。因?yàn)樵鰪?qiáng)層使用了較小量化參數(shù)，它能夠到達(dá)比基本層更高質(zhì)量。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第41頁(yè)南航信息工程學(xué)院42/10/104.MPEG-2視頻解碼器TS流ESVLDMCIQIDCT+MB解復(fù)用+I(P)幀存放P幀存放MV1MV2I,PB重建圖像量化參數(shù)幀重排圖6-19MPEG-2視頻解碼器示意圖TS流經(jīng)解復(fù)用輸出視頻基本流ES和運(yùn)動(dòng)矢量MV。ES經(jīng)IQ反量化和IDCT變換后輸出重建宏塊差值MB。解碼直接用TS流中傳輸來(lái)運(yùn)動(dòng)矢量MV進(jìn)行準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)賠償，從幀存放器中讀出匹配宏塊MC，在加法器中與宏塊差值MB相加，還原出對(duì)應(yīng)P、B圖像，重新排列成編碼前原始圖像次序。解碼所需許多參數(shù)如運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)值和量化參數(shù)等都在傳輸碼流中以要求句法元素格式提供給接收端使用。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第42頁(yè)南航信息工程學(xué)院43/10/10

兩層空間可分級(jí)解碼器對(duì)基本層，與不分級(jí)視頻解碼器完全一樣。對(duì)增強(qiáng)層，須接收到兩層，用VLC解碼，進(jìn)行反量化和IDCT變換。然后上采樣基本層圖像。把上采樣基本層圖像與增強(qiáng)層細(xì)節(jié)相結(jié)合形成增強(qiáng)層解碼視頻?；緦訅嚎s比特流增強(qiáng)層壓縮比特流VLCQDCT原視頻IQIDCT+VLCQDCT-上采樣下采樣(a)編碼器(b)解碼器VLDIQIDCT+基本層解碼視頻增強(qiáng)層解碼視頻VLDIQIDCT圖6-20MPEG2編解碼器示意圖數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第43頁(yè)5.數(shù)字電視接收基本原理(MPEG-2解碼)圖6-208ATSC8VSB接收機(jī)簡(jiǎn)化框圖

數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第44頁(yè)6.4.3MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)1.概述MPEG-4于初正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是適應(yīng)多媒體應(yīng)用“音頻視頻對(duì)象編碼”標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)低比特率遠(yuǎn)程會(huì)議和要求高比特效率相關(guān)應(yīng)用。MPEG-4不只是詳細(xì)算法，是針對(duì)數(shù)字電視、交互式繪圖應(yīng)用（影音合成內(nèi)容）、交互式多媒體等整合及壓縮技術(shù)需求而制訂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它為視音頻通信、存取和管理提供更為靈活格式和框架。目標(biāo)：支持各種多媒體應(yīng)用，尤其是基于內(nèi)容檢索和訪(fǎng)問(wèn)，可依據(jù)不一樣應(yīng)用需求現(xiàn)場(chǎng)配置解碼器。應(yīng)用范圍包含實(shí)時(shí)視聽(tīng)通信、多媒體通信、遠(yuǎn)地監(jiān)測(cè)/監(jiān)視、VOD、家庭購(gòu)物/娛樂(lè)等。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第45頁(yè)2.MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)MPEG-4提供不一樣視頻標(biāo)準(zhǔn)源格式、碼率、幀頻下矩形圖像有效編碼，同時(shí)也將支持基于內(nèi)容圖像編碼。圖6-21MPEG-4支持碼率和對(duì)應(yīng)功效圖MPEG-4可對(duì)合成面部與人體進(jìn)行參數(shù)化描述；對(duì)面部與身體活動(dòng)信息以參數(shù)化數(shù)據(jù)流進(jìn)行描述；支持含有紋理映射功效靜態(tài)/動(dòng)態(tài)網(wǎng)格編碼；支持視點(diǎn)相關(guān)應(yīng)用（ViewDependentApplication）中紋理編碼。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第46頁(yè)南航信息工程學(xué)院47/10/10(1)極低比特率視頻VLBV功效層（VeryLowBitRateVideo）

適用5-64kbits/s視頻操作與應(yīng)用，支持較低空間分辨率（低于352×288像素）和較低幀頻（低于15Hz）。VLBV關(guān)鍵支持專(zhuān)用功效：1)實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用：支持矩形圖像序列有效編碼，含有高編碼效率、高精度、高容錯(cuò)度、低延時(shí)等特點(diǎn)。2）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用：支持多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存放、隨機(jī)存取以及FF/FR(快進(jìn)/快退)等功效與操作。圖6-22MPEG-4甚低碼率編碼數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第47頁(yè)南航信息工程學(xué)院48/10/10(2)高低比特率視頻HBV功效層

適用范圍為64kbits/s-4Mbits/s，一樣支持上述VLBV功效，但它支持較高空間與時(shí)間分辨率。（HighBitRateVideo）1)基于內(nèi)容交互性，可對(duì)不一樣起源視、音頻對(duì)象進(jìn)行合成。

2)高效壓縮性，采取了基于對(duì)象(Object-Based)編碼等第二代編碼技術(shù)。3)通用訪(fǎng)問(wèn)性。含有魯棒性和糾錯(cuò)功效，從而確保在易犯錯(cuò)通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)安全低碼率編碼和傳輸。MPEG-4特點(diǎn)：數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第48頁(yè)南航信息工程學(xué)院49/10/103.MPEG-4視頻位流層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由視頻序列、視頻對(duì)象、視頻對(duì)象層、視頻對(duì)象平面、視頻包、宏塊和塊組成，如圖所表示。圖6-20MPEG-4視頻層次結(jié)構(gòu)視頻段序列VS層視頻對(duì)象VO序列層視頻對(duì)象層VOL序列層視頻對(duì)象片面VOP序列層視頻包VP（GOB）層宏塊MB層塊層數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第49頁(yè)南航信息工程學(xué)院50/10/10(2)視頻對(duì)象VO(VideoObject)：MPEG―4自然視頻碼流層次化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為以下五層：(1)視頻序列VS(Video

Sequence)：VS對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景電視圖像信號(hào)，是整個(gè)場(chǎng)景在各段時(shí)間圖像。VS也由一個(gè)或多個(gè)VO組成。VO對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景中人、物體或背景，它能夠是任意形狀。是從VS中提取不一樣視頻對(duì)象。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第50頁(yè)南航信息工程學(xué)院51/10/10

(3)視頻對(duì)象層VOL(Video

ObjectLayer)(4)視頻對(duì)象平面組GOV(Group

ofVOP)VOL指VO碼流中包含紋理、形狀和運(yùn)動(dòng)信息層。VOL用于實(shí)現(xiàn)分級(jí)編碼。GOV層是可選。GOV由多個(gè)VOP組成。GOV提供了比特流中獨(dú)立編碼VOP起始點(diǎn)，方便于實(shí)現(xiàn)比特流隨機(jī)存取。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第51頁(yè)南航信息工程學(xué)院52/10/10(5)視頻對(duì)象平面VOP(VideoObjectPlane)：VOP能夠獨(dú)立地進(jìn)行編碼(I―VOP)，也能夠利用運(yùn)動(dòng)賠償編碼(P―VOP和B―VOP)，VOP能夠是任意形狀。VOP（VideoObjectPlane）視頻對(duì)象面：表示視頻對(duì)象形成畫(huà)面，其形狀能夠是任意，當(dāng)VOP是矩形時(shí)，則圖像編碼還原成傳統(tǒng)圖像編碼。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第52頁(yè)南航信息工程學(xué)院53/10/10

基于對(duì)象編碼理念:將一幅景物分成若干時(shí)間、空間上相互聯(lián)絡(luò)視頻頻對(duì)象VO

分別編碼，再經(jīng)復(fù)用傳輸?shù)浇邮斩耍缓髮?duì)不一樣對(duì)象分別解碼，從而組合成所需視頻和音頻。這么既方便對(duì)不一樣對(duì)象采取不一樣編碼和表示方法，又利于不一樣數(shù)據(jù)類(lèi)型間融合，且方便實(shí)現(xiàn)對(duì)各種對(duì)象操作及編輯。如，將一個(gè)卡通人物放在真實(shí)場(chǎng)景中，或者將真人置于一個(gè)虛擬演播室里，還可在互聯(lián)網(wǎng)上方便實(shí)現(xiàn)交互，依據(jù)自己需要有選擇組合各種視頻音頻以及圖形文本對(duì)象。4.MPEG-4視頻編解碼數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第53頁(yè)南航信息工程學(xué)院54/10/10(1)MPEG-4基于對(duì)象編碼方法

每個(gè)場(chǎng)景由單獨(dú)編碼視頻對(duì)象VO組成；每個(gè)VO由幾個(gè)可分級(jí)層(基層和增強(qiáng)層)---視頻對(duì)象層VOL組成；每個(gè)VOL依次組成在時(shí)間上有序快照序列---視頻對(duì)象面VOP；每個(gè)VOP編碼器處理其形狀、運(yùn)動(dòng)和紋理特征；形狀信息編碼是經(jīng)過(guò)一個(gè)矩形框界定并將矩形框分成多個(gè)宏塊MB(MacroBlocks)來(lái)完成，形狀、運(yùn)動(dòng)和紋理信息在MB層進(jìn)行復(fù)合

。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第54頁(yè)南航信息工程學(xué)院55/10/10(2)基于VOP視頻編碼MPEG-4編碼和解碼是針對(duì)VOP進(jìn)行，編碼時(shí)首先由輸入視頻序列經(jīng)過(guò)與用戶(hù)交互形成一個(gè)VOP，然后針對(duì)每一個(gè)VOP分別進(jìn)行編碼，最終將全部VOP編碼結(jié)果合成一個(gè)視頻數(shù)據(jù)流。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第55頁(yè)1)視頻對(duì)象VO2)視頻對(duì)象平面VOP(VideoObject)

是視頻序列中人物或詳細(xì)景物(比如電視新聞中播音員或是電視劇中一輛飛馳汽車(chē))，也能夠是由計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)生成二維或三維圖形。

是視頻對(duì)象在某一時(shí)刻采樣，同一對(duì)象連續(xù)VOP稱(chēng)為視頻對(duì)象。MPEG-4在編碼過(guò)程中針對(duì)不一樣VO采取不一樣編碼策略，即對(duì)前景VO壓縮編碼盡可能保留細(xì)節(jié)和平滑；對(duì)背景VO則采取高壓縮率編碼策略，甚至不予傳輸而在解碼端由其它背景拼接而成。MPEG-4支持任意形狀圖像與視頻編解碼。數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第56頁(yè)南航信息工程學(xué)院57/10/103)

基于VOP視頻編碼過(guò)程①首先，對(duì)自然視頻流進(jìn)行VOP分割編碼過(guò)程分為以下三個(gè)步驟：aVO形成b