多媒体技术基础第3版mpeg视像

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1、多媒体技术基础(第3版)第12章MPEG视像张奇复旦大学计算机科学技术学院qz@fudan.edu.cn2011年5月2021年8月31日第12章MPEG视像2/46第12章MPEG视像目录12.1视像数据的冗余12.2视像数据的速率12.2.1BT.601视像数据速率12.2.2VCD视像的压缩比12.2.3DVD视像的压缩比12.3MPEG-1视像12.3.1视像数据的压缩算法12.3.2帧内图像I的压缩编码算法12.3.3预测图像P的压缩编码算法12.3.4双向预测图像B的压缩编码算法12.3.5帧图像的编排顺序12.3.6视像数据流的结构12.4MPEG-2视像12.4.1视像

2、编码器和解码器12.4.2视像数据位流的结构12.4.3视像质量可变编码12.5MPEG-4Visual视像12.5.1MPEG-4Visual简介12.5.2视像对象的编码与解码概要12.5.3可视对象的层次结构2021年8月31日第12章MPEG视像3/46第12章MPEG视像MPEG视像MPEG视像是指使用MPEG视像标准压缩和解压缩的电视图像现有的MPEG视像标准包括MPEG-1Video，MPEG-2Video，MPEG-4Visual和MPEG-4AVC/H.264。这些视像标准有许多共同之处，基本概念类似，数据压缩和编码方法基本相同，它们的核心技术都是采用以图像块作为基本

3、单元的变换、量化、移动补偿、熵编码等技术，在保证图像质量的前提下获得尽可能高的压缩比本章将介绍MPEG视像标准[1]压缩视像数据的基本原理和方法，对最近几年开发的MPEG-4AVC/H.264标准将在第13章中作较详细的介绍2021年8月31日第12章MPEG视像4/4612.1视像数据的冗余视像数据存在的冗余时间冗余(temporalredundancy)与时间相关的冗余：在某个时间间隔上出现场景相同或基本相同的连续帧时，帧与帧之间存在大量的冗余数据空间冗余(spatialredundancy)与空间位置有关的冗余：在单帧图像中，相邻像素的值常有相同或变化不大的情况，可用较少数据表达

4、结构冗余(structuralredundancy)图像自身构造的冗余：若从宏观上来看一帧图像，有些图像存在相同或类似的结构，如用地板图案构成的图像视觉冗余(visionredundancy)与视觉系统有关的冗余：对图像的亮度变化敏感而对颜色变化不敏感，对剧烈变化区域敏感而对缓慢变化区域不敏感，对图像的亮度和颜色的分辨率都存在极限2021年8月31日第12章MPEG视像5/4612.1视像数据的冗余(续)知识冗余(knowledgeredundancy)与知识有关的冗余：在单帧图像中含有为人熟知的知识，称为先验知识。例如，正面人头像有相对固定的结构，眼睛下方是鼻子，鼻子下方是嘴，嘴和鼻

5、子均位于脸的中线上。这类规律性的结构往往不会改变或变化不大，而用传统方式录制的视像数据中存在许多重复的数据知识是某个感兴趣领域中的实事、概念和关系(6)数据冗余(dataredundancy)数据本身的冗余：视像数据本身存的冗余2021年8月31日第12章MPEG视像6/4612.2视像数据的速率12.2.1BT.601视像数据速率使用4:2:2采样格式，亮度信号Y的采样频率为13.5MHz，色差信号Cr和Cb的采样频率为6.75MHz，每个样本的精度为10位，视像数据速率为(1)亮度(Y)858样本/行×525行/帧×30帧/秒×10位/样本≈135兆位/秒(NTSC)864样本

6、/行×625行/帧×25帧/秒×10位/样本≈135兆位/秒(PAL)(2)Cr(R-Y)429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(NTSC)432样本/行×625行/帧×25帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(PAL)(3)Cb(B-Y)429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(NTSC)432样本/行×625行/帧×25帧/秒×10位/样本≈68兆位/秒(PAL)总计：27兆样本/秒×10位/样本=270兆位/秒2021年8月31日第12章MPEG视像7/4612.2视像数据的速率(续1)实际上，在荧光屏上实际显示的有

7、效图像的数据传输率并没有那么高，其中，(1)亮度(Y)720样本/行×480行/帧×30帧/秒×10位/样本104兆位/秒(NTSC)720样本/行×576行/帧×25帧/秒×10位/样本104兆位/秒(PAL)(2)色差(Cr，Cb)2×360样本/行×480行/帧×30帧/秒×10位/样本104兆位/秒(NTSC)2×360样本/行×576行/帧×25帧/秒×10位/样本104兆位/秒(PAL)总计：～207兆位/秒(Mb/