媒資管理02-視音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

第2章：視音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1圖像壓縮的基本原理視頻壓縮概述1預(yù)測編碼2變換編碼3統(tǒng)計編碼4§2.1.1視頻壓縮概述1．圖像/視頻壓縮的必要性圖像數(shù)字化之后，其數(shù)據(jù)量劇增。例如，一幅640×480中分辨率的彩色圖像（24比特/像素），其數(shù)據(jù)量為900KB。如果以每秒30幀的速度播放，則1秒鐘的數(shù)據(jù)量為：640×480×24×30=210.9Mb＝26.4MB，需要210.9Mbps的通信回路；如果存放在650MB的光盤中，在不考慮音頻信號的情況下，每張光盤也只能播放24秒鐘。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1視頻壓縮概述2．圖像/視頻壓縮的可能性圖像/視頻數(shù)據(jù)壓縮的理論基礎(chǔ)是信息論。從信息論的角度來看，壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去掉確定的信息（可推知的）；也就是用一種更接近信息本質(zhì)的描述來代替原有冗余的描述。數(shù)字圖像/視頻存在著大量的數(shù)據(jù)冗余和主觀視覺冗余，因此圖像數(shù)/視頻據(jù)壓縮既是必要的，也是可能的。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1視頻壓縮概述（1）數(shù)字圖像/視頻本身的特征帶來數(shù)據(jù)壓縮的可能性①空域冗余空域冗余也稱為空間冗余或幾何冗余，空域冗余是一種與像素間相關(guān)性直接聯(lián)系著的數(shù)據(jù)冗余。MEDIAASSETMANAGEMENT排列整齊能夠準確預(yù)測出其它行數(shù)據(jù)排列不整齊影響預(yù)測§2.1.1視頻壓縮概述②時域冗余時域冗余又稱時間冗余，它是針對視頻圖像而言的。視頻序列每秒有25-30幀圖像，連續(xù)播放，相鄰幀之間的時間間隔很小（例如，每秒25幀的電視信號，其幀間時間間隔只有0.04秒）；同時實際生活中的運動物體具有運動一致性，使得視頻序列圖像之間有很強的相關(guān)性。MEDIAASSETMANAGEMENT人眼是很難發(fā)現(xiàn)兩幀圖像的差別§2.1.1視頻壓縮概述③頻域冗余圖像在頻域的表示（頻譜系數(shù)），同樣存在冗余。多數(shù)圖像的頻譜具有低通特性，低頻部分的系數(shù)能夠提供絕大部分的圖像信息，保留低頻部分的系數(shù)，而丟棄高頻部分的系數(shù)，這樣保持了大部分圖像能量，在恢復(fù)圖像時帶來的質(zhì)量劣化并不明顯，去除在頻域的冗余，能夠進一步提升壓縮的空間，可提高編碼效率。MEDIAASSETMANAGEMENT§2.1.1視頻壓縮概述④信息熵冗余圖像中像素灰度出現(xiàn)的不均勻性，造成圖像信息熵冗余。即用同樣長度比特表示每一個灰度，則必然存在冗余。若將出現(xiàn)概率大的灰度級用長度較短的碼表示，將出現(xiàn)概率小的灰度級用長度較長的碼表示，有可能使編碼總長度下降。MEDIAASSETMANAGEMENTMEDIAASSETMANAGEMENT§2.1圖像壓縮的基本原理視頻壓縮概述1預(yù)測編碼2變換編碼3統(tǒng)計編碼4§2.1.2預(yù)測編碼預(yù)測編碼是根據(jù)某一模型利用過去的樣值對當前樣值進行預(yù)測，然后將當前樣值的實際值與預(yù)測值相減得到一個誤差值，只對這一預(yù)測誤差值進行編碼。差分脈沖編碼調(diào)制DPCM編碼系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。MEDIAASSETMANAGEMENT量化器編碼器預(yù)測器——十解碼器預(yù)測器十

DPCM原理框圖傳輸信道壓縮編碼的幾種常用方法---預(yù)測編碼：

一般運動補償幀間預(yù)測分類前向預(yù)測：由K-1幀預(yù)測K幀,待測的子塊在K幀，而搜索區(qū)域處于K-1幀。后向預(yù)測：由K+1幀預(yù)測K