南京師范大學(xué)多媒體原理與技術(shù)教學(xué)課件

南京師范大學(xué)多媒體原理與技術(shù)教學(xué)課件,南京師范大學(xué),多媒體,原理,技術(shù),教學(xué),課件 nMpeg-1;Mpeg-2均采用圖像塊單元，進(jìn)行變換、量化、移動(dòng)補(bǔ)償?shù)忍幚韓電視圖像的數(shù)據(jù)率（電視圖像的數(shù)據(jù)率（P154）nITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)率nVCD電視圖象數(shù)據(jù)率的估算 nDVD電視圖象數(shù)據(jù)率的估算 Chapter Ten MPEG TV nData Compression Algorithmn電視圖象壓縮利用的各種冗余信息（電視圖象壓縮利用的各種冗余信息（P156表）表）nMPEG專家組定義的三種圖象：幀內(nèi)圖象專家組定義的三種圖象：幀內(nèi)圖象I(intra)，預(yù)預(yù)測(cè)圖象測(cè)圖象P(predicted)和雙向預(yù)測(cè)圖象和雙向預(yù)測(cè)圖象B(bidirectionally interpolated)，典型的排列如圖典型的排列如圖10-01所示（所示（P156）Chapter Ten MPEG TV n圖10-02Chapter Ten MPEG TV nPrediction of P image compression algorithm 預(yù)測(cè)圖象的編碼也是以圖象宏塊(macroblock)為基本編碼單元，一個(gè)宏塊定義為IJ象素的圖象塊，一般取1616。預(yù)測(cè)圖象P使用兩種類型的參數(shù)來(lái)表示：一種參數(shù)是當(dāng)前要編碼的圖象宏塊與參考圖象的宏塊之間的差值差值，另一種參數(shù)是宏塊的移動(dòng)矢量Chapter Ten MPEG TV 要使預(yù)測(cè)圖象更精度，就要求找到與參考宏塊MRJ最佳匹配的預(yù)測(cè)圖象編碼宏塊MPI。所謂最佳匹配是指這兩個(gè)宏塊之間的差值最小。Chapter Ten MPEG TV n假設(shè)編碼圖象宏塊MPI是參考圖象宏塊MRJ的最佳匹配塊，它們的差值就是這兩個(gè)宏塊中相應(yīng)象素值之差。對(duì)所求得的差值進(jìn)行彩色空間轉(zhuǎn)換，并作4:1:1的子采樣得到Y(jié)，Cr和Cb分量值，然后仿照J(rèn)PEG壓縮算法對(duì)差值進(jìn)行編碼，計(jì)算出的移動(dòng)矢量也要進(jìn)行霍夫曼編碼。Chapter Ten MPEG TV n10-04Chapter Ten MPEG TV n雙向預(yù)測(cè)圖象雙向預(yù)測(cè)圖象B的壓縮編碼算法的壓縮編碼算法Chapter Ten MPEG TV 10.2.5 The Structure of TV Imagen一個(gè)典型的I、P、B圖象安排如圖所示。編碼參數(shù)為：幀內(nèi)圖象I的距離為N=15，預(yù)測(cè)圖象(P)的距離為M=3。10.3 MPEG-2 Dispose and Gradesn在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)化階段，考慮到要適應(yīng)不同數(shù)據(jù)速率設(shè)備的應(yīng)用，MPEG專家組定義了三種質(zhì)量不同的編碼方式：信噪比可變性(SNR/Signal-to-Noise Scalability)，空間分辨率可變性(Spatial Scalability)和時(shí)間分辨率可變性(Temporal Scalability)。10.4 MPEG-4 TV Image Encoding nMPEG Video專家組建立了一個(gè)用來(lái)開(kāi)發(fā)圖象和電視圖象編碼技術(shù)的模型，叫做“試驗(yàn)?zāi)Ｐ?Test Model)”或者叫做“驗(yàn)證模型(VMVerification Model)”。這個(gè)模型描述了一個(gè)核心的編碼算法平臺(tái)，包括編碼器、解碼器以及位流(bitstream)的語(yǔ)法和語(yǔ)義.10.4.1 Concepts of television image and object zonenMPEG-4 Video編碼算法支持由MPEG-1和MPEG-2提供的所有功能，包括對(duì)各種輸入格式下的標(biāo)準(zhǔn)矩形圖象、幀速率、位速率和隔行掃描圖象源的支持。MPEG-4 Video算法的核心是支持內(nèi)容基(content-based)的編碼和解碼功能，也就是對(duì)場(chǎng)景中使用分割算法抽取的單獨(dú)的物理對(duì)象進(jìn)行編碼和解碼。MPEG-4 Video還提供管理這些電視內(nèi)容的最基本方法。10.4.2 TV Image Encoding ProjectnMPEG-4 Video驗(yàn)證模型對(duì)每個(gè)電視圖象對(duì)象(VO)的形狀、移動(dòng)和紋理信息進(jìn)行編碼形成單獨(dú)的VOL層，以便能夠單獨(dú)對(duì)電視圖象對(duì)象(VO)進(jìn)行解碼。n如果輸入圖象序列只包含標(biāo)準(zhǔn)的矩形圖象，就不需要形狀編碼，在這種情況下，MPEG-4 Video使用的編碼算法結(jié)構(gòu)也就與MPEG-1和MPEG-2使用的算法結(jié)構(gòu)相同。TV Image Encoding ProjectnMPEG-4 Video驗(yàn)證模型對(duì)每個(gè)電視圖象對(duì)象區(qū)(VOP)進(jìn)行編碼使用的壓縮算法是在MPEG-1和MPEG-2 Video標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，它也是以圖象塊為基礎(chǔ)的混合DPCM和變換編碼技術(shù)(hybrid DPCM/Transform coding)。MPEG-4編碼算法也定義了幀內(nèi)電視圖象對(duì)象區(qū)I-VOP(Intra-Frame VOP)編碼方式和幀間電視圖象對(duì)象區(qū)預(yù)測(cè)P-VOP(Inter-frame VOP prediction)編碼方式，它也支持雙向預(yù)測(cè)電視圖象對(duì)象區(qū)B-VOP(B-directionally predicted VOP)方式。在對(duì)電視圖象對(duì)象區(qū)(VOP)的形狀編碼之后，顏色圖象序列分割成宏塊進(jìn)行編碼.TV Image Encoding ProjectTV Image Encoding Projectn圖描繪了MPEG-4 Video的編碼算法，用來(lái)對(duì)矩形和任意形狀的輸入圖象序列進(jìn)行編碼。這個(gè)基本編碼算法結(jié)構(gòu)圖包含了移動(dòng)矢量(motion vector)的編碼，以及以離散余弦變換為基礎(chǔ)的紋理編碼。10.4.3 Variable Coding of TV Image resolutionn“電視圖象分辨率”是指電視圖象空間分辨率(spatial resolution)和時(shí)間分辨率(temporal resolution)。空間分辨率是指一幀圖象包含的行數(shù)與每行顯示的象素?cái)?shù)之乘積，而時(shí)間分辨率是指每秒種顯示或者傳輸?shù)膱D象幀數(shù)。Variable Coding of TV Image resolutionnMPEG-2也有電視圖象分辨率可變編碼功能，但它是以圖象的幀為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼。而MPEG-4電視圖象分辨率可變編碼是以任意形狀的電視圖象對(duì)象區(qū)(VOP)為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼。對(duì)那些沒(méi)有能力或者不愿意接收高分辨率圖象的接收器，它可以接收分辨率比較低的電視圖象，降低空間分辨率或者時(shí)間分辨率意味降低圖象的質(zhì)量。Variable Coding of TV Image resolutionnSpatial Scalability and Temporal Scalability的實(shí)現(xiàn)方法類似。圖描述了多種分辨率電視圖象編碼(multiscale video coding)方案。該方案提供三個(gè)層次的編碼/解碼，每一層都支持在不同空間分辨率下進(jìn)行編碼/解碼。從圖中可以看到，多種空間分辨率的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)降低輸入電視信號(hào)的采樣率來(lái)獲得的。10.5 HDTV Format n現(xiàn)在我們使用的電視格式再加上新制定的電視格式歸納在圖10-16中。美國(guó)把1280720格式稱為高級(jí)電視ATV(advanced television)，把19201035稱為高清晰度電視HDTV(high definition television)。HDTV FormatHDTV Formatn1995年11月28日美國(guó)高級(jí)電視委員會(huì)ATSC(Advanced Television Systems Committee)向FCC咨詢委員會(huì)(FCC Advisory Committee)提交了數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)(Digital Television Standard)，并推薦作為高級(jí)電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。HDTV FormatHDTV Formatn電視圖象壓縮以MPEG-2 Video標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，采樣基本型配置(Main Profile)，等級(jí)從基本級(jí)（Main Level)到高級(jí)(High Level)。聲音壓縮以AC-3系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采樣頻率為48kHz，支持5個(gè)環(huán)繞聲和1個(gè)超低頻聲道。該規(guī)格是1996年介紹的，由于近年來(lái)MPEG電視和聲音標(biāo)準(zhǔn)的研究已有新的進(jìn)展，因此該規(guī)格有可能在實(shí)行過(guò)程中會(huì)作修改。HDTV Formatn電視圖象數(shù)據(jù)壓縮的依據(jù)是什么？nMPEG-1編碼器輸出的電視圖象的數(shù)據(jù)率大約是多少？nMPEG專家組在制定MPEG-1/-2 Video標(biāo)準(zhǔn)時(shí)定義了哪幾種圖象？哪種圖象的壓縮率最高？哪種圖象的壓縮率最低？n有人認(rèn)為“圖象壓縮比越高越好”。你對(duì)這種說(shuō)法有何看法？n有人說(shuō)“MPEG-1編碼器的壓縮比大約是200:1”。這種說(shuō)法對(duì)不對(duì)？為什么？n說(shuō)明電視規(guī)格MPML和HPHL各自的含義。n電視圖象的空間分辨率和時(shí)間分辨率是什么意思？