電視原理課件第04章

1、4.1 JPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)4.2 H.261標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)4.3 MPEG標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介4.4 MPEG-2 視頻視頻4.5 MPEG-2系統(tǒng)系統(tǒng)4.6 MPEG-4JPEG(Joint Photographic Experts Group)是聯(lián)合照片是聯(lián)合照片(靜止靜止)圖像專(zhuān)家組的英圖像專(zhuān)家組的英文縮寫(xiě)。文縮寫(xiě)。JPEG標(biāo)準(zhǔn)包括兩種基本壓縮方法。標(biāo)準(zhǔn)包括兩種基本壓縮方法。(1)有損壓縮方法：它是以有損壓縮方法：它是以DCT變換為變換為基礎(chǔ)的壓縮方法，其壓縮比較高，是基礎(chǔ)的壓縮方法，其壓縮比較高，是JPEG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。(2)無(wú)損壓縮方法，又稱(chēng)預(yù)測(cè)壓縮方法，無(wú)損壓縮方法，又稱(chēng)預(yù)測(cè)壓縮方法

2、，是以二維是以二維DPCM為基礎(chǔ)的壓縮方式，解碼為基礎(chǔ)的壓縮方式，解碼后能完全精確地恢復(fù)原圖像采樣值，其壓后能完全精確地恢復(fù)原圖像采樣值，其壓縮比低于有損壓縮方法。縮比低于有損壓縮方法。JPEG標(biāo)準(zhǔn)還包括多種工作模式。標(biāo)準(zhǔn)還包括多種工作模式。基于基于DCT的的JPEG編解碼原理框編解碼原理框圖如圖圖如圖4-1所示。所示。圖圖4-1 JPEG編解碼原理框圖編解碼原理框圖輸入端把原始圖像分成輸入端把原始圖像分成88像素塊像素塊(Block)之后送入之后送入DCT變換器，目的是去除變換器，目的是去除圖像數(shù)據(jù)的空間冗余。圖像數(shù)據(jù)的空間冗余。利用人眼的視覺(jué)特性設(shè)計(jì)量化表。利用人眼的視覺(jué)特性設(shè)計(jì)量化表。在

3、編碼之前，需要把二維的變換系數(shù)在編碼之前，需要把二維的變換系數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換為一維序列。矩陣轉(zhuǎn)換為一維序列。為了消除碼字中的統(tǒng)計(jì)冗余，采用可為了消除碼字中的統(tǒng)計(jì)冗余，采用可變長(zhǎng)熵編碼。變長(zhǎng)熵編碼。具體的編碼方法如下。具體的編碼方法如下。(1)首先對(duì)系數(shù)序列分組，把每個(gè)非零首先對(duì)系數(shù)序列分組，把每個(gè)非零系數(shù)和它前面相鄰的全部零系數(shù)分在一組系數(shù)和它前面相鄰的全部零系數(shù)分在一組內(nèi)。內(nèi)。()將每一組用兩個(gè)符號(hào)表示為將每一組用兩個(gè)符號(hào)表示為 (符號(hào)符號(hào)1)，(符號(hào)符號(hào)2)相應(yīng)的交流系數(shù)相應(yīng)的交流系數(shù)(AC Coefficient)組表組表示成示成(Run ，Size)，(Amplitude) (3)對(duì)每個(gè)符號(hào)

4、組進(jìn)行編碼對(duì)每個(gè)符號(hào)組進(jìn)行編碼H.261標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用在綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)ISDN上傳輸電視電話(huà)會(huì)議等低碼率的多上傳輸電視電話(huà)會(huì)議等低碼率的多媒體領(lǐng)域。媒體領(lǐng)域。1990年年12月國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)?cè)聡?guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)委員會(huì)(CCITT)通過(guò)了通過(guò)了H.261建議書(shū)，即建議書(shū)，即“采用采用p64kbit/s的聲像業(yè)務(wù)的圖像編解的聲像業(yè)務(wù)的圖像編解碼碼”，其中，其中p=1,2,，32。H.261與與H.263的圖像格式如表的圖像格式如表4-13所所示。示。表表 4-13 H.261 與與 H.263的圖像格式的圖像格式視頻格式視頻格式亮度分辨率亮度分辨率色度分辨率色度分辨

5、率H.261H.263SQCIF128966448支持支持QCIF1761448872支持支持支持支持CIF352288176144支持支持支持支持4CIF704576352288可選可選16CIF14081152704576可選可選其中，其中，CIF(Common Intermediate Format)為通用中間格式，為通用中間格式，QCIF (Quarter CIF)為為1/4通用中間格式，通用中間格式，SQCIF為擴(kuò)展的為擴(kuò)展的通用中間格式，通用中間格式，4CIF為為4倍的通用中間格倍的通用中間格式，式，16CIF為為16倍的通用中間格式。倍的通用中間格式。在在H.261算法中，不僅使

6、用了算法中，不僅使用了JPEG算算法中的幀內(nèi)壓縮，還使用了幀間預(yù)測(cè)和運(yùn)法中的幀內(nèi)壓縮，還使用了幀間預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。下面簡(jiǎn)單介紹動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。下面簡(jiǎn)單介紹H.261編碼算法。編碼算法。H.261編碼器框圖如圖編碼器框圖如圖4-3所示。所示。圖圖4-3 H.261編碼器框圖編碼器框圖MPEG(Moving Picture Experts Group)是是ISO和和IEC兩個(gè)國(guó)際組織的兩個(gè)國(guó)際組織的聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)(JTCI)領(lǐng)導(dǎo)下的運(yùn)動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)下的運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組的英文縮寫(xiě)。圖像專(zhuān)家組的英文縮寫(xiě)。MPEG專(zhuān)家組于專(zhuān)家組于1992年制定了年制定了MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的文件編號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的

7、文件編號(hào)為ISO/IEC11172。MPEG-1主要包括三個(gè)部分：主要包括三個(gè)部分：第一部分系統(tǒng)第一部分系統(tǒng)(ISO/IEC11172-1)，是是關(guān)于數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和輔助數(shù)據(jù)等多關(guān)于數(shù)字視頻、數(shù)字音頻和輔助數(shù)據(jù)等多路壓縮數(shù)據(jù)流復(fù)用和同步的規(guī)定；路壓縮數(shù)據(jù)流復(fù)用和同步的規(guī)定；第二部分視頻第二部分視頻(ISO/IEC11172-2)，是是關(guān)于位速率約為關(guān)于位速率約為1.5Mbit/s的視頻信號(hào)的壓的視頻信號(hào)的壓縮編碼的規(guī)定；縮編碼的規(guī)定；第三部分音頻第三部分音頻(ISO/IEC11172-3)，是是關(guān)于每通道位速率為關(guān)于每通道位速率為64kbit/s，128kbit/s和和192kbit/s的

8、數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼的規(guī)的數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮編碼的規(guī)定。定。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)主要包括以下幾標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)主要包括以下幾方面：方面：(1)在圖像和聲音的質(zhì)量上必須高于可在圖像和聲音的質(zhì)量上必須高于可視電話(huà)和會(huì)議電視的聲像質(zhì)量，至少應(yīng)達(dá)視電話(huà)和會(huì)議電視的聲像質(zhì)量，至少應(yīng)達(dá)到到VHS家用錄像機(jī)的聲像質(zhì)量；家用錄像機(jī)的聲像質(zhì)量；(2)壓縮后的數(shù)碼率應(yīng)能存儲(chǔ)在光盤(pán)、壓縮后的數(shù)碼率應(yīng)能存儲(chǔ)在光盤(pán)、數(shù)字錄音帶數(shù)字錄音帶DAT或可寫(xiě)磁光盤(pán)等媒體中；或可寫(xiě)磁光盤(pán)等媒體中；(3)壓縮后的碼率應(yīng)與目前的計(jì)算壓縮后的碼率應(yīng)與目前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸碼率相適配，為機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸碼率相適配，為1.21.5Mbit/s；(4)

9、在通信網(wǎng)絡(luò)上能適應(yīng)多種通信在通信網(wǎng)絡(luò)上能適應(yīng)多種通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸。網(wǎng)絡(luò)的傳輸。MPEG-2是由是由ISO/IEC的的MPEG專(zhuān)家專(zhuān)家組與組與ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén))的的ATV的圖像編碼專(zhuān)家組共同開(kāi)發(fā)的，所的圖像編碼專(zhuān)家組共同開(kāi)發(fā)的，所以以MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)也是標(biāo)準(zhǔn)也是ITU-T的建議。的建議。MPEG-2分為許多個(gè)部分，其中主要分為許多個(gè)部分，其中主要有三個(gè)部分：有三個(gè)部分：第一部分系統(tǒng)第一部分系統(tǒng)(ISO/IEC13818-1)，是是關(guān)于多路音頻、視頻和數(shù)據(jù)的復(fù)用和同步關(guān)于多路音頻、視頻和數(shù)據(jù)的復(fù)用和同步的規(guī)定；的規(guī)定；第二部分視頻第二部分視頻(ISO/

10、IEC13818-2)，主主要涉及各種比特率的數(shù)字視頻壓縮編解碼要涉及各種比特率的數(shù)字視頻壓縮編解碼的規(guī)定；的規(guī)定；第三部分音頻第三部分音頻(ISO/IEC13818-3)，擴(kuò)擴(kuò)充了充了MPEG-1的音頻標(biāo)準(zhǔn)，使之成為多通的音頻標(biāo)準(zhǔn)，使之成為多通道音頻編碼系統(tǒng)，可達(dá)到的環(huán)繞聲道音頻編碼系統(tǒng)，可達(dá)到的環(huán)繞聲5.1聲道。聲道。MPEG-2以空間和時(shí)間可分級(jí)方法提以空間和時(shí)間可分級(jí)方法提供空間和時(shí)間不同分辨率視頻格式之間的供空間和時(shí)間不同分辨率視頻格式之間的兼容。兼容。在許多情況下，在許多情況下，MPEG-2表示成表示成MPEG-1的一個(gè)超集。的一個(gè)超集。MPEG-2已廣泛應(yīng)用于已廣泛應(yīng)用于DVD，

11、SDTV和和 HDTV中。中。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)支持不同性能和不同復(fù)標(biāo)準(zhǔn)支持不同性能和不同復(fù)雜性的解碼器，覆蓋廣泛的應(yīng)用范圍，充雜性的解碼器，覆蓋廣泛的應(yīng)用范圍，充分考慮了各種應(yīng)用的不同要求，有較強(qiáng)的分考慮了各種應(yīng)用的不同要求，有較強(qiáng)的通用性。通用性。MPEG-2還規(guī)定了不同的壓縮處理方還規(guī)定了不同的壓縮處理方法，稱(chēng)為型法，稱(chēng)為型(Profile)。級(jí)表示級(jí)表示MPEG-2編碼器輸入端的信源編碼器輸入端的信源圖像格式。圖像格式。LL級(jí)對(duì)應(yīng)的輸入信源格式是級(jí)對(duì)應(yīng)的輸入信源格式是CIF格式，格式，約是約是601標(biāo)準(zhǔn)中的信源格式的標(biāo)準(zhǔn)中的信源格式的1/4，即，即35224830或或35228825，相

12、應(yīng)編碼，相應(yīng)編碼的最大輸出碼率為的最大輸出碼率為4Mbit/s。(2)主級(jí)主級(jí)(Main Level，ML)ML對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于ITU-R601建議的信源格式，建議的信源格式，即即72048029.97或或72057625，最大，最大允許輸出碼率為允許輸出碼率為15Mbit/s，其高型的碼率其高型的碼率是是20Mbit/s。(3)高高H-1440級(jí)級(jí)(High-1440 Level)H-1440屬于高清晰度發(fā)展道路上的準(zhǔn)屬于高清晰度發(fā)展道路上的準(zhǔn)高清晰度級(jí)，沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。高清晰度級(jí)，沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。HL對(duì)應(yīng)高清晰度電視的信源格式，對(duì)應(yīng)高清晰度電視的信源格式，即即1920108030或或192

13、0115225，最，最大輸出碼率為大輸出碼率為80Mbit/s，其高型的碼率是其高型的碼率是100Mbit/s。視頻序列也稱(chēng)圖像序列，它是隨機(jī)選視頻序列也稱(chēng)圖像序列，它是隨機(jī)選取節(jié)目的一個(gè)基本單元。取節(jié)目的一個(gè)基本單元。圖像組是將一個(gè)圖像序列中連續(xù)的幾圖像組是將一個(gè)圖像序列中連續(xù)的幾個(gè)圖像組成一個(gè)小組，簡(jiǎn)稱(chēng)為個(gè)圖像組成一個(gè)小組，簡(jiǎn)稱(chēng)為GOP。圖像是一個(gè)獨(dú)立的顯示單元，也是圖圖像是一個(gè)獨(dú)立的顯示單元，也是圖像編碼的基本單元，可分為像編碼的基本單元，可分為I，P和和B三種三種編碼圖像。編碼圖像。像條是發(fā)生誤碼且不可糾正時(shí)，數(shù)據(jù)像條是發(fā)生誤碼且不可糾正時(shí)，數(shù)據(jù)重新獲得同步，從而能正常解碼的基本單重新

14、獲得同步，從而能正常解碼的基本單元。元。宏塊是運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的基本單元。運(yùn)動(dòng)估宏塊是運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)的基本單元。運(yùn)動(dòng)估計(jì)以宏塊為單位，借此得到最佳匹配宏塊計(jì)以宏塊為單位，借此得到最佳匹配宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)只對(duì)亮度陣列進(jìn)行，的運(yùn)動(dòng)矢量。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)只對(duì)亮度陣列進(jìn)行，對(duì)應(yīng)的色差陣列其運(yùn)動(dòng)估計(jì)使用和亮度陣對(duì)應(yīng)的色差陣列其運(yùn)動(dòng)估計(jì)使用和亮度陣列相同的運(yùn)動(dòng)矢量。列相同的運(yùn)動(dòng)矢量。塊或稱(chēng)像塊，是塊或稱(chēng)像塊，是DCT變換的基本單元。變換的基本單元。MPEG算法達(dá)到了很高的壓縮比，但算法達(dá)到了很高的壓縮比，但仍保持了很好的圖像質(zhì)量，單靠幀內(nèi)編碼仍保持了很好的圖像質(zhì)量，單靠幀內(nèi)編碼是不可能達(dá)到的。在是不可能達(dá)到的。在MPE

15、G壓縮編碼中，壓縮編碼中，主要通過(guò)主要通過(guò)DCT變換和運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)壓縮變換和運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)壓縮空間冗余和時(shí)間冗余。空間冗余和時(shí)間冗余。在在MPEG-2壓縮編碼算法中，不僅包壓縮編碼算法中，不僅包括了括了JPEG算法中的算法中的DCT、自適應(yīng)量化和自適應(yīng)量化和熵編碼等一系列幀內(nèi)編碼方法，更重要的熵編碼等一系列幀內(nèi)編碼方法，更重要的是利用了幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。是利用了幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。(1)幀重排幀重排(2)當(dāng)輸入的第一幀作為當(dāng)輸入的第一幀作為I幀圖像進(jìn)入幀圖像進(jìn)入圖圖4-8所示的編碼器中時(shí)，開(kāi)關(guān)所示的編碼器中時(shí)，開(kāi)關(guān)K1，K2和和K4在上方，在上方，K3 在左方。在左方。(3)當(dāng)當(dāng)P4作為作為P

16、幀進(jìn)入編碼器時(shí)，開(kāi)關(guān)幀進(jìn)入編碼器時(shí)，開(kāi)關(guān)K1，K2和和K4切換到下方，切換到下方，K3還在左方。還在左方。圖圖4-8MPEG-2壓縮編碼原理框圖壓縮編碼原理框圖(4)當(dāng)當(dāng)B2作為作為B幀進(jìn)入編碼器時(shí)，開(kāi)關(guān)幀進(jìn)入編碼器時(shí)，開(kāi)關(guān)K1 在下方，在下方，K2 在上方，在上方，K3 在右方，在右方，K4 在在中間。中間。在圖在圖4-9所示的圖像序列中，每所示的圖像序列中，每 12幀幀中包含中包含1個(gè)個(gè)I幀、幀、3個(gè)個(gè)P幀和幀和8個(gè)個(gè)B幀，稱(chēng)為一幀，稱(chēng)為一個(gè)圖像組個(gè)圖像組(GOP)。圖圖4-9圖像序列原始順序圖像序列原始順序經(jīng)過(guò)編碼器編碼后，經(jīng)過(guò)編碼器編碼后，6個(gè)視頻層次構(gòu)個(gè)視頻層次構(gòu)成的編碼視頻碼流稱(chēng)為

17、視頻基本碼流成的編碼視頻碼流稱(chēng)為視頻基本碼流(ES)，圖圖4-11所示為簡(jiǎn)化的基本碼流結(jié)構(gòu)圖。所示為簡(jiǎn)化的基本碼流結(jié)構(gòu)圖。圖圖4-11 視頻基本碼流結(jié)構(gòu)視頻基本碼流結(jié)構(gòu)(1)在視頻序列層中，一個(gè)編碼的視頻在視頻序列層中，一個(gè)編碼的視頻序列由一個(gè)序列信頭開(kāi)始，后面跟隨一個(gè)序列由一個(gè)序列信頭開(kāi)始，后面跟隨一個(gè)圖像組頭，然后是由許多圖像圖像組頭，然后是由許多圖像(I，P和和B)組組成的一系列成的一系列GOP，視頻序列結(jié)束于一個(gè)序視頻序列結(jié)束于一個(gè)序列終止碼。列終止碼。(2)在圖像組層中，在圖像組層中，GOP頭中給出了時(shí)頭中給出了時(shí)間碼和緊跟在間碼和緊跟在I幀后面的幀后面的B圖像的預(yù)測(cè)特性圖像的預(yù)測(cè)特

18、性等信息。等信息。(3)在圖像層中，圖像頭中給出了時(shí)間在圖像層中，圖像頭中給出了時(shí)間參考信息、圖像編碼類(lèi)型和參考信息、圖像編碼類(lèi)型和VBV(視頻緩存視頻緩存校驗(yàn)器校驗(yàn)器)延時(shí)等信息。延時(shí)等信息。(4)在像條層中，像條頭中給出了像條在像條層中，像條頭中給出了像條垂直位置、量化因子碼等信息。垂直位置、量化因子碼等信息。(5)在宏塊層中，其中的宏塊類(lèi)型碼中在宏塊層中，其中的宏塊類(lèi)型碼中給出了宏塊屬性、運(yùn)動(dòng)矢量。給出了宏塊屬性、運(yùn)動(dòng)矢量。(6)最后一層是塊層，給出了其最后一層是塊層，給出了其DCT系系數(shù)。數(shù)。分級(jí)分級(jí)(Scalability)編碼使原本一體的碼編碼使原本一體的碼流呈現(xiàn)一種分級(jí)結(jié)構(gòu)，使其

19、中的部分碼流流呈現(xiàn)一種分級(jí)結(jié)構(gòu)，使其中的部分碼流可單獨(dú)解碼，從而可得到不同的分辨率和可單獨(dú)解碼，從而可得到不同的分辨率和所需的碼率。所需的碼率?？煞旨?jí)編解碼的意義在于其碼流的獨(dú)可分級(jí)編解碼的意義在于其碼流的獨(dú)立分層及可分層疊加，從而使該碼流適應(yīng)立分層及可分層疊加，從而使該碼流適應(yīng)不同環(huán)境的傳輸信道和不同用戶(hù)需求的能不同環(huán)境的傳輸信道和不同用戶(hù)需求的能力大大增加。力大大增加。MPEG-2中的可分級(jí)編解碼主要包中的可分級(jí)編解碼主要包括以下幾種：空間分級(jí)括以下幾種：空間分級(jí) (Spatial Scalability)、時(shí)間分級(jí)時(shí)間分級(jí)(Temporal Scalability)、SNR分級(jí)分級(jí)(SN

20、R Scalability)和數(shù)據(jù)劃分和數(shù)據(jù)劃分(Data Partitioning)等。等。底層的編碼在幀內(nèi)底層的編碼在幀內(nèi)/幀間判決、自適應(yīng)幀間判決、自適應(yīng)量化和緩存調(diào)整方面和不分級(jí)編碼類(lèi)似。量化和緩存調(diào)整方面和不分級(jí)編碼類(lèi)似。在增強(qiáng)層編碼中，首先對(duì)底層輸出的在增強(qiáng)層編碼中，首先對(duì)底層輸出的量化后的量化后的DCT系數(shù)進(jìn)行反量化，然后用未系數(shù)進(jìn)行反量化，然后用未量化的量化的DCT系數(shù)和反量化后的系數(shù)和反量化后的DCT系數(shù)相系數(shù)相減求差值，得到修正系數(shù)。減求差值，得到修正系數(shù)?；旌峡煞旨?jí)性混合可分級(jí)性(Hybrid Scalability)是是空間、空間、SNR和時(shí)間可分級(jí)的混合，產(chǎn)生兩和時(shí)間

21、可分級(jí)的混合，產(chǎn)生兩個(gè)以上的視頻層，以支持更多需求的應(yīng)用。個(gè)以上的視頻層，以支持更多需求的應(yīng)用。下面介紹混合可分級(jí)在數(shù)字電視領(lǐng)域中的下面介紹混合可分級(jí)在數(shù)字電視領(lǐng)域中的應(yīng)用。應(yīng)用。在信道和發(fā)射功率受到限制時(shí)，往往在信道和發(fā)射功率受到限制時(shí)，往往希望能夠在比較差的條件下收到質(zhì)量略差希望能夠在比較差的條件下收到質(zhì)量略差些的圖像，而不致于根本沒(méi)有圖像。些的圖像，而不致于根本沒(méi)有圖像。MPEG-2解碼是解碼是MPEG-2編碼處理的編碼處理的逆過(guò)程，從編碼比特流中重建圖像幀。逆過(guò)程，從編碼比特流中重建圖像幀。MPEG-2解碼框圖如圖解碼框圖如圖4-17所示。所示。圖圖4-17 MPEG-2解碼框圖解碼框

22、圖復(fù)用器是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，復(fù)用器是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，它接收從前端編碼器來(lái)的視頻、音頻數(shù)據(jù)它接收從前端編碼器來(lái)的視頻、音頻數(shù)據(jù)流，按照一定的復(fù)用規(guī)范將其交織復(fù)用成流，按照一定的復(fù)用規(guī)范將其交織復(fù)用成符合符合MPEG-2系統(tǒng)層規(guī)范的單一的系統(tǒng)碼系統(tǒng)層規(guī)范的單一的系統(tǒng)碼流。流。單路節(jié)目的視、音頻數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)復(fù)單路節(jié)目的視、音頻數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)復(fù)用框圖如圖用框圖如圖4-18所示。所示。圖圖4-18 簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化的MPEG-2系統(tǒng)復(fù)用框圖系統(tǒng)復(fù)用框圖按照按照ISO/IEC 13818-2和和ISO/IEC 13818-3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻和音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編標(biāo)準(zhǔn)對(duì)視頻和音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼后的碼流稱(chēng)為基

23、本數(shù)據(jù)流碼后的碼流稱(chēng)為基本數(shù)據(jù)流(Elementary Stream，ES)。TS包的結(jié)構(gòu)如圖包的結(jié)構(gòu)如圖4-20所示。所示。圖圖4-20 TS 包的結(jié)構(gòu)圖包的結(jié)構(gòu)圖如果在一個(gè)電視頻道內(nèi)復(fù)用幾路如果在一個(gè)電視頻道內(nèi)復(fù)用幾路TS流，流，也即在一個(gè)常規(guī)頻道內(nèi)傳輸多套數(shù)字電視也即在一個(gè)常規(guī)頻道內(nèi)傳輸多套數(shù)字電視節(jié)目，則稱(chēng)為多路節(jié)目的雙層復(fù)用。多路節(jié)目，則稱(chēng)為多路節(jié)目的雙層復(fù)用。多路節(jié)目的雙層復(fù)用系統(tǒng)框圖如圖節(jié)目的雙層復(fù)用系統(tǒng)框圖如圖4-21所示。所示。第一層復(fù)用稱(chēng)為節(jié)目復(fù)用第一層復(fù)用稱(chēng)為節(jié)目復(fù)用(Program Multiplex)；第二層復(fù)用稱(chēng)為傳輸復(fù)用第二層復(fù)用稱(chēng)為傳輸復(fù)用(Transport

24、Multiplex)。其中，節(jié)目復(fù)用有其中，節(jié)目復(fù)用有共同的時(shí)間基準(zhǔn)，傳輸復(fù)用時(shí)彼此可以有共同的時(shí)間基準(zhǔn)，傳輸復(fù)用時(shí)彼此可以有獨(dú)立的時(shí)間基準(zhǔn)。獨(dú)立的時(shí)間基準(zhǔn)。圖圖4-21 多路節(jié)目的雙層復(fù)用系統(tǒng)框圖多路節(jié)目的雙層復(fù)用系統(tǒng)框圖 PSI信息主要由以下幾種類(lèi)型的表構(gòu)成：信息主要由以下幾種類(lèi)型的表構(gòu)成：(1)節(jié)目關(guān)聯(lián)表節(jié)目關(guān)聯(lián)表(Program Association Table，PAT)(2)節(jié)目映射表節(jié)目映射表(Program Map Table，PMT)(3)條件接收表?xiàng)l件接收表(Conditional Access Table，CAT)(4)網(wǎng)絡(luò)信息表網(wǎng)絡(luò)信息表(Network Informa

25、tion Table，NIT)(5)傳送流描述表傳送流描述表(Transport Stream Description Table，TSDT)(6)專(zhuān)用段專(zhuān)用段(Private_section)(7)描述符描述符(Descripter) CBR編碼復(fù)用方式如圖編碼復(fù)用方式如圖4-23所示。所示。 圖圖4-23CBR編碼復(fù)用方式框圖編碼復(fù)用方式框圖 通常碼率控制的方法有以下幾種。通常碼率控制的方法有以下幾種。這是一種利用調(diào)節(jié)量化系數(shù)來(lái)控制緩這是一種利用調(diào)節(jié)量化系數(shù)來(lái)控制緩沖器充盈度的方法，由于是從總比特?cái)?shù)出沖器充盈度的方法，由于是從總比特?cái)?shù)出發(fā)，其控制能力較弱，在圖像的復(fù)雜度變發(fā)，其控制能力較弱

26、，在圖像的復(fù)雜度變化較大時(shí)會(huì)引起圖像質(zhì)量較大的起伏?；^大時(shí)會(huì)引起圖像質(zhì)量較大的起伏。 一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)圖像序列中各圖像的一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)圖像序列中各圖像的內(nèi)容比較接近，復(fù)雜度相當(dāng)，因而對(duì)同一內(nèi)容比較接近，復(fù)雜度相當(dāng)，因而對(duì)同一類(lèi)型的圖像其編碼比特?cái)?shù)應(yīng)當(dāng)相差不大。類(lèi)型的圖像其編碼比特?cái)?shù)應(yīng)當(dāng)相差不大。 MPEG-2給出了給出了TM5碼率控制策略，碼率控制策略，主要分為以下三個(gè)步驟。主要分為以下三個(gè)步驟。第一步為比特分配，以圖像組為單元第一步為比特分配，以圖像組為單元對(duì)其中的每一個(gè)圖像按其類(lèi)型分配比特?cái)?shù)。對(duì)其中的每一個(gè)圖像按其類(lèi)型分配比特?cái)?shù)。第二步為碼率控制。第二步為碼率控制。 第三步為自適應(yīng)量化調(diào)整

27、。第三步為自適應(yīng)量化調(diào)整。 在在VBR編碼中，量化系數(shù)是固定的，編碼中，量化系數(shù)是固定的，這樣可以使各路圖像質(zhì)量相當(dāng)。這樣可以使各路圖像質(zhì)量相當(dāng)。 MPEG編碼的碼流具有明顯的偽周期編碼的碼流具有明顯的偽周期性，以性，以GOP為周期存在較大的尖峰，在每為周期存在較大的尖峰，在每個(gè)個(gè)GOP中按中按P幀的間隔出現(xiàn)較小的峰值。幀的間隔出現(xiàn)較小的峰值。 聯(lián)合碼率控制在保證信道中傳輸恒定聯(lián)合碼率控制在保證信道中傳輸恒定速率比特流的前提下，允許各業(yè)務(wù)信源以速率比特流的前提下，允許各業(yè)務(wù)信源以變速率碼流編碼，以適應(yīng)不斷變化的信源變速率碼流編碼，以適應(yīng)不斷變化的信源需求。需求。 MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的主要特征是采

28、用了基標(biāo)準(zhǔn)的主要特征是采用了基于對(duì)象于對(duì)象(Object-Based)編碼等的第二代編碼編碼等的第二代編碼技術(shù)。技術(shù)。 MPEG-4可以對(duì)不同來(lái)源的視、音頻可以對(duì)不同來(lái)源的視、音頻對(duì)象進(jìn)行合成。對(duì)象進(jìn)行合成。 基于對(duì)象的分級(jí)功能是基于對(duì)象的分級(jí)功能是MPEG-4提供提供的又一個(gè)新功能，同時(shí)兼容于的又一個(gè)新功能，同時(shí)兼容于MEPG-2標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中的圖像分級(jí)功能。準(zhǔn)中的圖像分級(jí)功能。MPEG-4的編碼具有魯棒性和糾錯(cuò)功的編碼具有魯棒性和糾錯(cuò)功能，從而保證在易出錯(cuò)的通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)能，從而保證在易出錯(cuò)的通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)安全的低碼率編碼和傳輸。這包含三個(gè)方安全的低碼率編碼和傳輸。這包含三個(gè)方面：再同步面：再同

29、步(Resynchronization)、數(shù)據(jù)恢?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)復(fù)(Data Recovery)和錯(cuò)誤隱藏和錯(cuò)誤隱藏( Error Concealment)。 MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是多媒體的多領(lǐng)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是多媒體的多領(lǐng)域應(yīng)用，它為不同應(yīng)用定義了編解碼器和域應(yīng)用，它為不同應(yīng)用定義了編解碼器和碼流的不同類(lèi)碼流的不同類(lèi)(Profile)和級(jí)和級(jí)(Level)，從而支從而支持各種碼率持各種碼率(5kbit/s到到4Mbit/s)、格式格式(逐行逐行和隔行和隔行)和分辨率和分辨率(QCIF到到HDTV)。MPEG-4的第一版主要包括系統(tǒng)、視的第一版主要包括系統(tǒng)、視頻、音頻和多媒體傳送集成框架頻、音頻和多媒體傳

30、送集成框架(DMIF)等等部分，隨著技術(shù)的發(fā)展，部分，隨著技術(shù)的發(fā)展，MPEG-4的內(nèi)容的內(nèi)容也不斷充實(shí)和改進(jìn)。也不斷充實(shí)和改進(jìn)。系統(tǒng)部分主要包括以下內(nèi)容。系統(tǒng)部分主要包括以下內(nèi)容。(1)系統(tǒng)解碼器模型，這是每一個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)解碼器模型，這是每一個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)該有的特殊模型。都應(yīng)該有的特殊模型。(2)場(chǎng)景描述場(chǎng)景描述(Scence Description),它是它是用來(lái)說(shuō)明根據(jù)用來(lái)說(shuō)明根據(jù)AV對(duì)象的時(shí)間和空間屬性如對(duì)象的時(shí)間和空間屬性如何有效地將它們組織起來(lái)的。何有效地將它們組織起來(lái)的。 (4)基本碼流同步層基本碼流同步層(SL)，它是將基本它是將基本碼流數(shù)據(jù)打包成碼流數(shù)據(jù)打包成AU單元單元(訪(fǎng)問(wèn)單元訪(fǎng)問(wèn)單元)的語(yǔ)法，的語(yǔ)法，打包中附加了時(shí)間和同步信息，接收時(shí)從打包中附加了時(shí)間和同步信息，接收時(shí)從SL中提取時(shí)間信息能夠使解碼同步，并將中提取時(shí)間信息能夠使解碼同步，并將基本流數(shù)據(jù)合成?；玖鲾?shù)據(jù)合成。(5)基本碼流的多路合成系統(tǒng)中有兩層基本碼流的多路合成系統(tǒng)中有兩層復(fù)用，傳輸復(fù)用復(fù)用，傳輸復(fù)用(TransMux)和和MPEG-4復(fù)復(fù)用用(FlexMux)。 MPEG-4視頻由視頻序列、視頻對(duì)象、視頻由視頻序列、視頻對(duì)象、視頻對(duì)象層、視頻對(duì)象