多媒體原理與系統(tǒng)設計第8章：數(shù)字視頻編碼

多媒體原理與系統(tǒng)設計第八章數(shù)字視頻編碼視頻編碼原理H.261H.263MPEG-1/2MPEG-4一、視頻編碼原理1、視頻數(shù)據(jù)分層PicturelayerSequencelayerSlicelayerMacroblocklayer8x8blocklayer2、視頻圖像的類型I-frame：采用幀內(nèi)編碼的圖像P-frame:采用單向預測編碼的圖像B-frame:采用雙向預測編碼的圖像3、P/B圖像的處理過程CodingimageReferenceimageCodingmacroblockMatchedmacroblockdifferenceDCTquantizationRLEHuffmancodeccompresseddataMotionvectorProcessingforPimages編碼圖像參考圖像編碼宏塊匹配宏塊求差值DCT量化RLEHuffman編碼壓縮數(shù)據(jù)運動矢量B圖像的處理運動矢量匹配宏塊M1+M22參考圖像M1M24、塊匹配標準-絕對差（AE,

absolutedifference）-均方差（MSE,

mean-squareerror）-平均絕對差（MAD,meanofabsoluteframedifference）5、最佳匹配宏塊搜索算法-二維對數(shù)法（2D-logarithmicsearch，MSE)111122233344555運動矢量:d(dx,dy)dxdy參考圖像-三步法（three-stepsearch，MAD)Motionvector:d(dx,dy)dxdyReferenceimage-對偶搜索法（conjugatesearch，MAD)運動矢量d(dx,dy)dxdy參考圖像小結：

視頻圖像編碼主要利用了幀間相似性，即視頻序列在時間維度上的冗余性。通過運動搜索算法，在參考圖像（又稱預測圖像）中尋找最佳匹配宏塊，并得到運動向量，這個過程稱為運動估計。之后計算編碼圖像塊與匹配塊之間的差值。解碼時，在預測圖像塊的基礎上，通過補充殘差，得到解碼圖像塊。這個過程稱為運動補償。運動補償也指利用相鄰幀的差別實現(xiàn)壓縮編碼的方法。二、H.261H.261isanearlierdigitalvideocompressionstandardinitiatedbyCCITTin1988.Thisstandardwasdesignedforvideophone,videoconferencing,andotheraudiovisualservicesoverISDNtelephonelines.H.261framesequenceH.261encoderH.261decoder三、H.2631、支持更多的格式2、Unrestrictedmotionvectormode3、Syntaxbasedarithmeticcodingmode4、Advancedpredictionmode5、PB-framemode四、MPEG-1/2

MPEG-1采用了I、B、P的幀分類

MPEG-1幀內(nèi)量化表與幀間量化表不同

MPEG-2采用分場壓縮技術

MPEG-2的DCT系數(shù)行程編碼之字形掃描方式五、MPEG-41、MPEG-4的基本概念視頻對象（VideoObject,VO）一個視頻對象是指視頻圖像序列中的同一個物理對象。一個VO

視頻對象區(qū)（VideoObjectPlane,VOP）位于一個圖像中的視頻對象稱為一個視頻對象區(qū)。

VOP2

MPEG-4的編碼方法

幀視頻對象編碼

當把一個幀看成一個視頻對象區(qū)的時候，MPEG-4采用與MPEG-1/2相同的編碼算法，所以MPEG-4兼容MPEG-1/MPEG-2。任意視頻對象的編碼引入形狀自適應宏塊網(wǎng)格的概念原始圖像形狀自適應宏塊網(wǎng)格（又稱VOPwindow）shift輪廓宏塊標準宏塊輪廓編碼1)構造α二值平面用形狀自適應宏塊網(wǎng)格覆蓋VOPs3)對輪廓宏塊使用運動預測編碼加算術編碼白色像素值輪廓宏塊黑色像素值紋理編碼（texturecoding）將視頻圖像序列分成I-VOP、P-VOP和B-VOP用形狀自適應宏塊網(wǎng)格覆蓋VOPs對標準宏塊使用DCTcodec方法編碼對形狀宏塊，先填充VOP之外但仍然在形狀宏塊內(nèi)的那一部分，然后運用DCTcodec方法編碼3

MPEG-4面向?qū)ο蟮谋硎九c交互式框架復用編碼解復用解碼編排AudioVideo存儲對象存儲對象網(wǎng)絡MPEG-4也稱甚低比特率影音編碼（Very-lowbitrateaudio-visualcoding)。主要用于移動通信（mobiletelecom