媒资管理02-视音频数据压缩技术

第2章：视音频数据压缩技术MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1图像压缩的基本原理视频压缩概述1预测编码2变换编码3统计编码4§2.1.1视频压缩概述1．图像/视频压缩的必要性图像数字化之后，其数据量剧增。例如，一幅640×480中分辨率的彩色图像（24比特/像素），其数据量为900KB。如果以每秒30帧的速度播放，则1秒钟的数据量为：640×480×24×30=210.9Mb＝26.4MB，需要210.9Mbps的通信回路；如果存放在650MB的光盘中，在不考虑音频信号的情况下，每张光盘也只能播放24秒钟。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1视频压缩概述2．图像/视频压缩的可能性图像/视频数据压缩的理论基础是信息论。从信息论的角度来看，压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去掉确定的信息（可推知的）；也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。数字图像/视频存在着大量的数据冗余和主观视觉冗余，因此图像数/视频据压缩既是必要的，也是可能的。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1视频压缩概述（1）数字图像/视频本身的特征带来数据压缩的可能性①空域冗余空域冗余也称为空间冗余或几何冗余，空域冗余是一种与像素间相关性直接联系着的数据冗余。MEDIAASSETMANAGEMENT排列整齐能够准确预测出其它行数据排列不整齐影响预测§2.1.1视频压缩概述②时域冗余时域冗余又称时间冗余，它是针对视频图像而言的。视频序列每秒有25-30帧图像，连续播放，相邻帧之间的时间间隔很小（例如，每秒25帧的电视信号，其帧间时间间隔只有0.04秒）；同时实际生活中的运动物体具有运动一致性，使得视频序列图像之间有很强的相关性。MEDIAASSETMANAGEMENT人眼是很难发现两帧图像的差别§2.1.1视频压缩概述③频域冗余图像在频域的表示（频谱系数），同样存在冗余。多数图像的频谱具有低通特性，低频部分的系数能够提供绝大部分的图像信息，保留低频部分的系数，而丢弃高频部分的系数，这样保持了大部分图像能量，在恢复图像时带来的质量劣化并不明显，去除在频域的冗余，能够进一步提升压缩的空间，可提高编码效率。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1视频压缩概述④信息熵冗余图像中像素灰度出现的不均匀性，造成图像信息熵冗余。即用同样长度比特表示每一个灰度，则必然存在冗余。若将出现概率大的灰度级用长度较短的码表示，将出现概率小的灰度级用长度较长的码表示，有可能使编码总长度下降。MEDIAASSETMANAGEMENTMEDIAASSETMANAGEMENT§2.1图像压缩的基本原理视频压缩概述1预测编码2变换编码3统计编码4§2.1.2预测编码预测编码是根据某一模型利用过去的样值对当前样值进行预测，然后将当前样值的实际值与预测值相减得到一个误差值，只对这一预测误差值进行编码。差分脉冲编码调制DPCM编码系统的原理框图如图所示。MEDIAASSETMANAGEMENT量化器编码器预测器——十解码器预测器十

DPCM原理框图传输信道压缩编码的几种常用方法---预测编码：

一般运动补偿帧间预测分类前向预测：由K-1帧预测K帧,待测的子块在K帧，而搜索区域处于K-1帧。后向预测：由K+1帧预测K