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視頻壓縮編碼
閱讀�7862時間�2010-11-18 14:54:58

  視頻壓縮比一般指壓縮后的�(shù)�(jù)量與壓縮前的�(shù)�(jù)量之比。由于視頻是連續(xù)的靜�(tài)圖像,因此其壓縮編碼算法與靜�(tài)圖像的壓縮編碼算法有某些共同之處,但是運動的視頻還有其自身的特�,因此在壓縮時還應考慮其運動特性才能達到高壓縮的目標�

視頻壓縮編解碼概�

  隨著Internet帶寬的不斷增�,在Internet上傳輸視頻的相關(guān)技�(shù)也成為Internet節(jié)研究和開�(fā)的熱點。目�,許多實驗性的高速寬帶網(wǎng)絡都把視頻傳�?shù)募夹g(shù)和應用作為研究的重點課題。在Internet上傳輸視頻有許多困難,其根本的原因在于Internet的無連接每包�(zhuǎn)�(fā)機制主要為突�(fā)性的�(shù)�(jù)傳輸設計,不適用于對連續(xù)媒體流的傳輸。為了在Internet上有效的、高�(zhì)量的傳輸視頻流,需要多種技�(shù)的支�,其中數(shù)字視頻的壓縮編碼技�(shù)是Internet視頻傳輸中的�(guān)鍵技�(shù)之一�

標準

  H.264和H.261、H.263一樣,也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編�,即混合編碼�(jié)�(gòu)。同時,H.264在混合編碼的框架下引入了新的編碼方式,提高了編碼效率,更貼近實際應用�

  H.264沒有繁瑣的選�,而是力求簡潔的“回歸基本�,它具有比H.263++更好的壓縮性能,又具有適應多種信道的能��

  H.264的應用目標廣�,可滿足各種不同速率、不同場合的視頻應用,具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力�

  H.264的基本系�(tǒng)無需使用版權(quán),具有開放的性質(zhì),能很好地適應IP和無線網(wǎng)絡的使用,這對目前因特�(wǎng)傳輸多媒體信�、移動網(wǎng)中傳輸寬帶信息等都具有重要意義�

  盡管H.264編碼基本�(jié)�(gòu)與H.261、H.263是類似的,但它在很多�(huán)節(jié)做了改�,現(xiàn)列舉如下�

  1.多種更好的運動估計

  高精度估�

  在H.263中采用了半像素估�,在H.264中則進一步采�1/4像素甚至1/8像素的運動估�。即真正的運動矢量的位移可能是以1/4甚至1/8像素為基本單位的。顯然,運動矢量位移的精度越�,則幀間剩余誤差越小,傳輸碼率越低,即壓縮比越��

  在H.264中采用了6階FIR濾波器的�(nèi)插獲�1/2像素位置的值。當1/2像素值獲得后� 1/4像素值可通過線性內(nèi)插獲得,對于4:1:1的視頻格�,亮度信號的1/4 像素精度對應于色度部分的1/8像素的運動矢量,因此需要對色度信號進行1/8像素的內(nèi)插運��

  理論上,如果將運動補�?shù)木仍黾右槐叮ɡ鐝恼袼鼐忍岣�?/2像素精度�,可�0.5bit/Sample的編碼增益,但實際驗證發(fā)�(xiàn)在運動矢量精度超�1/8像素�,系�(tǒng)基本上就沒有明顯增益了,因此,在H.264�,只采用�1/4像素精度的運動矢量模�,而不是采�1/8像素的精��

  多宏塊劃分模式估�

  在H.264的預測模式中,一個宏塊(MB)可劃分�7種不同模式的尺寸,這種多模式的靈活、細微的宏塊劃分,更切合圖像中的實際運動物體的形狀,于�,在每個宏塊中可包含有1�2�4�8�16個運動矢量�

  多參�(shù)幀估計

  在H.264�,可采用多個參�(shù)幀的運動估�,即在編碼器的緩存中存有多個剛剛編碼好的參�(shù)幀,編碼器從其中選擇一個給出更好的編碼效果的作為參�(shù)幀,并指出是哪個幀被用于預測,這樣就可獲得比只用上一個剛編碼好的幀作為預測幀的更好的編碼效果�

幀�(nèi)和幀間壓�

  幀�(nèi)(Intraframe)壓縮也稱為空間壓縮(Spatial compression�。當壓縮一幀圖像�,僅考慮本幀的數(shù)�(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信�,這實際上與靜�(tài)圖像壓縮類似。幀�(nèi)一般采用有損壓縮算�,由于幀�(nèi)壓縮時各個幀之間沒有相互�(guān)�,所以壓縮后的視頻數(shù)�(jù)仍可以以幀為單位進行編輯。幀�(nèi)壓縮一般達不到很高的壓��

  采用幀間(Interframe)壓縮是基于許多視頻或動畫的連續(xù)前后兩幀具有很大的相�(guān)�,或者說前后兩幀信息變化很小的特�。也即連續(xù)的視頻其相鄰幀之間具有冗余信息,根�(jù)這一特性,壓縮相鄰幀之間的冗余量就可以進一步提高壓縮量,減小壓縮比。幀間壓縮也稱為時間壓縮(Temporal compression�,它通過比較時間軸上不同幀之間的數(shù)�(jù)進行壓縮。幀間壓縮一般是無損�。幀差值(Frame differencing)算法是一種典型的時間壓縮�,它通過比較本幀與相鄰幀之間的差異,僅記錄本幀與其相鄰幀的差�,這樣可以大大減少�(shù)�(jù)量�

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