南京師范大學多媒體原理與技術(shù)教學課件

南京師范大學多媒體原理與技術(shù)教學課件,南京師范大學,多媒體,原理,技術(shù),教學,課件 nMpeg-1;Mpeg-2均采用圖像塊單元，進行變換、量化、移動補償?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標準數(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)測圖象測圖象P(predicted)和雙向預(yù)測圖象和雙向預(yù)測圖象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)測圖象的編碼也是以圖象宏塊(macroblock)為基本編碼單元，一個宏塊定義為IJ象素的圖象塊，一般取1616。預(yù)測圖象P使用兩種類型的參數(shù)來表示：一種參數(shù)是當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)是宏塊的移動矢量Chapter Ten MPEG TV 要使預(yù)測圖象更精度，就要求找到與參考宏塊MRJ最佳匹配的預(yù)測圖象編碼宏塊MPI。所謂最佳匹配是指這兩個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宏塊中相應(yīng)象素值之差。對所求得的差值進行彩色空間轉(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JPEG壓縮算法對差值進行編碼，計算出的移動矢量也要進行霍夫曼編碼。Chapter Ten MPEG TV n10-04Chapter Ten MPEG TV n雙向預(yù)測圖象雙向預(yù)測圖象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)測圖象(P)的距離為M=3。10.3 MPEG-2 Dispose and Gradesn在MPEG-2標準化階段，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專家組建立了一個用來開發(fā)圖象和電視圖象編碼技術(shù)的模型，叫做“試驗?zāi)Ｐ?Test Model)”或者叫做“驗證模型(VMVerification Model)”。這個模型描述了一個核心的編碼算法平臺，包括編碼器、解碼器以及位流(bitstream)的語法和語義.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，包括對各種輸入格式下的標準矩形圖象、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，也就是對場景中使用分割算法抽取的單獨的物理對象進行編碼和解碼。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驗證模型對每個電視圖象對象(VO)的形狀、移動和紋理信息進行編碼形成單獨的VOL層，以便能夠單獨對電視圖象對象(VO)進行解碼。n如果輸入圖象序列只包含標準的矩形圖象，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驗證模型對每個電視圖象對象區(qū)(VOP)進行編碼使用的壓縮算法是在MPEG-1和MPEG-2 Video標準的基礎(chǔ)上開發(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)電視圖象對象區(qū)I-VOP(Intra-Frame VOP)編碼方式和幀間電視圖象對象區(qū)預(yù)測P-VOP(Inter-frame VOP prediction)編碼方式，它也支持雙向預(yù)測電視圖象對象區(qū)B-VOP(B-directionally predicted VOP)方式。在對電視圖象對象區(qū)(VOP)的形狀編碼之后，顏色圖象序列分割成宏塊進行編碼.TV Image Encoding ProjectTV Image Encoding Projectn圖描繪了MPEG-4 Video的編碼算法，用來對矩形和任意形狀的輸入圖象序列進行編碼。這個基本編碼算法結(jié)構(gòu)圖包含了移動矢量(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)和時間分辨率(temporal resolution)?？臻g分辨率是指一幀圖象包含的行數(shù)與每行顯示的象素數(shù)之乘積，而時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象區(qū)(VOP)為基礎(chǔ)進行編碼。對那些沒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。該方案提供三個層次的編碼/解碼，每一層都支持在不同空間分辨率下進行編碼/解碼。從圖中可以看到，多種空間分辨率的實現(xiàn)是通過降低輸入電視信號的采樣率來獲得的。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。美國把1280720格式稱為高級電視ATV(advanced television)，把19201035稱為高清晰度電視HDTV(high definition television)。HDTV FormatHDTV Formatn1995年11月28日美國高級電視委員會ATSC(Advanced Television Systems Committee)向FCC咨詢委員會(FCC Advisory Committee)提交了數(shù)字電視標準(Digital Television Standard)，并推薦作為高級電視廣播標準。HDTV FormatHDTV Formatn電視圖象壓縮以MPEG-2 Video標準為基礎(chǔ)，采樣基本型配置(Main Profile)，等級從基本級（Main Level)到高級(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個環(huán)繞聲和1個超低頻聲道。該規(guī)格是1996年介紹的，由于近年來MPEG電視和聲音標準的研究已有新的進展，因此該規(guī)格有可能在實行過程中會作修改。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標準時定義了哪幾種圖象？哪種圖象的壓縮率最高？哪種圖象的壓縮率最低？n有人認為“圖象壓縮比越高越好”。你對這種說法有何看法？n有人說“MPEG-1編碼器的壓縮比大約是200:1”。這種說法對不對？為什么？n說明電視規(guī)格MPML和HPHL各自的含義。n電視圖象的空間分辨率和時間分辨率是什么意思？