《图像信息原理教学》动态图像压缩标准

动态图像压缩标准1编辑pptMPEG概述MPEG(Moving/MotionPictureExpertGroup)是活动图像专家组，负责开发电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等标准。已经开发和正在开发的MPEG标准有：MPEG-1：数字电视标准，1992年正式发布。MPEG-2：数字电视标准。MPEG-3：已于1992年7月合并到HDTV工作组。MPEG-4：多媒体应用标准(1999年发布)。MPEG-5：尚未见到定义。MPEG-6：尚未见到定义。

MPEG-7：多媒体内容描述接口标准(正在研究)。2编辑pptMPEG标准内容MPEG-1MPEG-1是针对当时具有这种数据传输率的CD-ROM和网络而开发的，用于在CD-ROM上存储数字影视和在网络上传输数字影视。MPEG-1全称为“信息技术——用于数据速率高达大约1.5Mbit/s的数字存储媒体的电视图像和伴音编码”，由五个部分组成：3编辑pptMPEG标准内容MPEG-1Systems，规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据的同步MPEG-1Video,规定电视数据的编码和解码，MPEG-1Audio,规定声音数据的编码和解码，MPEG-1Conformancetesting，说明如何测试比特数据流和解码器是否满足MPEG-1前3个部分(Part1，2和3)中所规定的要求。MPEG-1Softwaresimulation，给出了用软件执行MPEG-1标准前3个部分的结果。4编辑pptMPEG-2MPEG-2MPEG-2标准是一个直接与数字电视广播有关的高质量图像和声音编码标准。标准名称为“信息技术—电视图像和伴音信息的通用编码。MPEG-2包含9个部分：①MPEG-2Systems，规定电视图像数据、声音数据及其他相关数据的同步②MPEG-2Video，规定电视数据的编码和解码③MPEG-2Audio，规定声音数据的编码和解码5编辑pptMPEG-2④MPEG-2Conformancetesting⑤MPEG-2Softwaresimulation⑥MPEG-2ExtensionsforDSM-CC，数字存储媒体命令和控制扩展协议⑦MPEG-2AAC，是多声道声音编码算法标准⑧MPEG-2Extensionforrealtimeinterfaceforsystemsdecoders，系统解码器实时接口扩展标准⑨MPEG-2DSM-CC，一致性扩展测试6编辑pptMPEG-4MPEG-4MPEG-4是为视听(audio-visual)数据的编码和交互播放开发算法和工具，是一个数据速率很低的多媒体通信标准。MPEG-4的目标是要在异构网络环境下能够高度可靠地工作，并且具有很强的交互功能。MPEG-4将应用在移动通信和公用电话交换网PSTN上，并支持可视电话、电视邮件、电子报纸和其他低数据传输速率场合下的应用。7编辑pptMPEG-4MPEG-4文件有6个部分，它们是：①MPEG-4Systems系统标准②MPEG-4Video电视图像标准③MPEG-4Audio声音标准④MPEG-4ConformanceTesting一致性测试标准⑤MPEG-4Referencesoftware参考软件⑥MPEG-4DeliveryMultimediaIntegrationFramework(DMIF)传输多媒体集成框架8编辑pptMPEG-7MPEG-7MPEG-7的工作于1996年启动，叫做多媒体内容描述接口(MultimediaContentDescriptionInterface)，MPEG-7的目的是制定一套描述符标准，用来描述各种类型的多媒体信息及它们之间的关系，以便更快更有效地检索信息。MPEG-7涉及的媒体材料可包括静态图像、图形、3D模型、声音、话音、电视以及在多媒体演示中它们之间的组合关系。9编辑pptMPEG-7MPEG-7的应用领域包括：n

数字图书馆(Digitallibrary)，例如图像目录、音乐词典等；n

多媒体目录服务(multimediadirectoryservices)，例如黄页(yellowpages)；n

广播媒体的选择，例如无线电频道，TV频道等；n

多媒体编辑，例如个人电子新闻服务，多媒体创作等等n

潜在应用的应用领域包括：教育、娱乐、新闻、旅游、医疗、购物等等。10编辑pptMPEG数据流的分层结构(1)运动图像序列：包含一个表头(定义了图像宽、高、像素长宽比、帧速率、位速率、缓冲区尺寸等重要参数)，一组或多组图像和序列结束标志；(2)图片组：由一系列图像组成，可以从运动序列中随机存取；(3)图像：由一个亮度信号和两个色度信号组成；(4)块：由一个8X8的亮度信息或色度信息组成；(5)宏块：由一个16X16的亮度信息和两个8X8的色度信息构成；(6)图像切片：由一个或多个连续的宏块构成。11编辑pptMPEG数据流的分层结构12编辑pptMPEG视频压缩算法的基本思路冗余及解决方法(1)时间冗余：各帧图像在时间方向上的相关性；(2)空间冗余：像素间的相关性解决方法：n

用帧间预测和运动补偿解决时间冗余n

用变换编码和预测编码解决空间冗余MPEG算法面临的问题：n

在保证画面质量前提下每帧单独编码，不能保证高压缩比；n

为了满足随机访问有最好方法是每帧单独编码；13编辑pptMPEG视频压缩算法的基本思路解决办法：n

使用3种画面：内帧I、预测帧P和内插帧Bn

内帧单独编码，经过中度压缩，可以作为随机访问点；n

预测帧以参考帧(I或P)为基础编码，又作为后面预测帧的参考帧；n

内插帧以前后两个参考帧为基础编码，本身不能作为参考帧。内插帧的压缩率最高。14编辑pptMPEG视频压缩算法的基本思路15编辑ppt三种帧的压缩算法1、内帧图像I的压缩算法帧内图像I不参照任何过去的或者将来的其他图像帧，压缩编码采用类似JPEG压缩算法；如果电视图像是用RGB空间表示的，则首先把它转换成YCrCb空间表示的图像。2、预测帧图像P的压缩算法编码单位：16X16的图像宏块3、内插帧B的压缩算法采用双向预测，方法和P图像类似

，16编辑ppt电视图像的结构MPEG编码器算法允许选择I图像、P图像和B图像数目。例如，对于快速运动的图像，I图像的频率可以选择高一些，B图像的数目可以选择少一点；对于慢速运动的图像，帧内图像I的频率可以低一些，而B图像的数目可以选择多一点。在实际应用中还要考虑媒体的速率。

MPEG三种图像的压缩后的典型值(比特)，可以看到，I帧图像的数据量最大，而B帧图像的数据量最小。17编辑ppt电视图像的结构18编辑pptH.261和H.263标准H.261n

由CCITT于1990年制定，是国际上第一个视频压缩标准，应用领域为：电视电话和会议电视n

H.261的全称：视听业务速率为Px64Kb/s的视频编译码n

P=1，2时仅支持四分之一通用交换格式(QCIF)的视频格式(176x144)，用于帧速低的可视电话；n

P=6时可支持通用交换格式CIF的视频格式(352x288)的会议电视。n

压缩算法的核心：运动估值预测和DCT编码n

贡献：除自身的应用领域外，视频数据格式、运动估算与补偿、DCT变换、量化和熵编码等技术被后来的MPEG-1和MPEG-2所借鉴和采用。19编辑pptH.261和H.263标准H.263n

1995年制定，适用于PSTN(PublicSwitchTelephoneNetwork，公共交换电话网)n

目的：能在现有的电话网上传输活动图像，能够基于电话线路(PSTN)实现可视电话和视频会议系统，已成为一般的低比特率视频编码标准n

基本算法：