图像与视频压缩原理

1、,数字视频技术 - 图像与视频压缩技术,数字视频技术,视频压缩技术的重要性,high-definition television (hdtv) 1920 x1080 30 frames per second (full motion) 8 bits for each three primary colors (rgb) total 1.5 gb/sec! cable tv: each cable channel is 6 mhz max data rate of 19.2 mb/sec reduced to 18 mb/sec w/audio + control compression rat

2、e must be 80:1!,图像和视频压缩的本质,空间冗余信息,时间冗余信息,图像压缩方法举例,隔行扫描 颜色信号的变换 基于视觉特点来抑制高频率部 熵编码 小波变换,图像压缩基本原理 - jpeg压缩标准,图像压缩基本原理 - jpeg压缩标准,zig-zag scan, run-length coding,“intra-frame encoded”,图像压缩基本原理 - dct变换,图像的高频部分对画质影响是不明显的，而低频则比较明显,越往右下方，频率越高，这样的图像越难以辨认,图像高频部分确实主要保存图像的轮廓、纹理,图像压缩基本原理 - 量化,量化：将64个dct系数除以对应的量化

3、步长，然后四舍五入求出整数值,量化步长是人为规定的，那么怎么去定这个值呢，实际上，在jpeg基本算法中给出了一套量化表，这些表是经过广泛实验后计算得出 左上频率最低，向右下递增，所以量化步长的总体规律也是这样递增，即对频率越高的部分设定更大的量化步长，进行更大程度的压缩,颜色深度代表了步长,视频压缩基本原理 - zigzag 扫描,视频压缩基本原理 - 游程编码,经过zigzag扫描后，得到的是一个一元数组，然后对数组进行游程编码。 假设一个数组4,0,3,0,0,2,0,6,0,0,7，我们用一个（run,level）来表示，level表示非0数，run表示这个非零数前0的个数。这样上面的数

4、组就变为：(0,4)(1,3)(2,2)(1,6)(2,7)。 特别的，需要注意(0，0)和(15，0)两个特殊情况，(0，0)表示块结束标志eob(end of block)，(15，0)表示zrl，就是连续16个0时用zrl表示。,视频压缩基本原理 huffman encoding,出现概率大的，用短码； 出现概率小的，用长码。,视频压缩基本原理 huffman encoding,在jpeg中，dct将图像压缩为88 的小块，然后依次放入文件中，这种算法靠丢弃频率信息实现压缩，因而图像的压缩率越高，频率信息被丢弃的越多。在极端情况下，jpeg图像只保留了反映图像外貌的基本信息，精细的图像细

5、节都损失了，这样块状失真就很明显。而离散小波的粗略边缘可以消除dct压缩普遍具有的方块效应。,视频压缩基本原理 小波变换,每一幅llx图像都是上一级ll(x-1)的子图,例如，ll3的数据加上lh3、hl3、hh3就能得到ll2，ll2加上lh2、hl2、hh2就能得到ll1，ll1加上lh1、hl1、hh1就能得回原图。那么，当图片不断的分裂下去，就得到了分裂次数加一的分辨率级数，这样就生成了多种空间分辨率图像，利于压缩而不产生块状的失真。,视频压缩基本原理 - 影响图像质量的参数,比特率bitrate：比特率代表用多少位来表示一个像素，比特率大的时候画质较好。 压缩率比：量化步长越大，压缩

6、比越大，画质也就差些。,4种dct分块下的图像,小波变换2次、4次、7次的图像,视频压缩基本原理 - 图像质量的衡量,视频压缩基本原理 - 视频压缩标准,帧内压缩：将每个图像帧作为一个静态图片来压缩 帧间压缩：通过图像帧间冗余减小或者消除的方式来达到压缩的目的 i 帧：帧间编码，每个帧独立编码 p帧：利用前面的帧与预测进行编码 b帧：使用前后帧预测进行编码,视频压缩基本原理 - 视频 压缩标准,motion compensation 描述了图像的每个部分是如何从前一个图像帧中得到的。,motion estimation 查找最优运动矢量的过程。,视频压缩基本原理 - mpeg压缩标准,视频压缩基本