數(shù)字電視報(bào)告活動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)H261

1、數(shù)字電視技術(shù)題 目：活動(dòng)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)H.261專 業(yè)：學(xué) 號：姓 名： 日 期：摘 要：論文中首先概述了圖像壓縮技術(shù)的必要性和可能性，方法分類及解碼方法，接下來介紹H.261標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最后得出結(jié)論。 1. 概述隨著高清晰度電視、多媒體計(jì)算機(jī)和ATM交換為標(biāo)志的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的出現(xiàn)和發(fā)展，信息科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域正經(jīng)歷著最深遠(yuǎn)的變革?，F(xiàn)代數(shù)字通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要大量的存儲、紀(jì)錄和傳輸文件、真跡、圖形、圖片、氣象云圖、遙感圖像等靜止圖像及可視電話、會議電視和廣播電視等各類活動(dòng)圖像。他們不僅要求圖像質(zhì)量高、設(shè)備穩(wěn)定可靠、能夠利用現(xiàn)存的或發(fā)展中的通信通道，而且要求成本低廉，為此，必須采取視頻壓

2、縮圖像數(shù)據(jù)的壓縮措施，以保證實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的高速的圖像傳輸。由于圖像信息量特別大，存儲時(shí)占有媒體容量特別多，在傳輸時(shí)占用信道容量大，所以圖像壓縮編碼具有很重要的意義。利用圖像相鄰像素之間、相鄰掃描行之間、活動(dòng)圖像相鄰幀之間的相關(guān)性和人眼的視覺特性，可實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的高效壓縮。圖像編碼是面向信源的一門信息處理的科學(xué)或技術(shù)。它以一定的質(zhì)量損失為容限，按照某種方法從給定的原始圖像中推拿出己簡化或“被壓縮”的數(shù)據(jù)表達(dá)。任意一幅原始圖像的自然表達(dá)，并不總是為反映其本質(zhì)所必需的，它們之中多少的存在與圖形質(zhì)量無關(guān)的冗余信息。圖像壓縮就是在保證圖像質(zhì)量的前提下，用最少量的數(shù)碼或數(shù)碼率來實(shí)現(xiàn)各類圖像的數(shù)字存儲，數(shù)字記錄

3、和數(shù)字傳輸。70年代，會議電視一般采用模擬方式傳輸，我國的第一個(gè)會議電視系統(tǒng)就曾利用了模擬微波中繼技術(shù)方式。當(dāng)時(shí)傳送一路會議電視需要960個(gè)話路帶寬，顯然很不經(jīng)濟(jì)。到了80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像壓縮技術(shù)取得重大進(jìn)展。因而會議電視開始采用了數(shù)字傳輸方式。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，會議電視的傳輸碼率在不斷降低，使傳輸頻帶逐漸減少。圖像數(shù)字化的關(guān)鍵是壓縮編碼技術(shù)。在保證一定的圖像質(zhì)量下，采用盡可能低的傳輸速率。早期視頻會議，互不兼容的編碼算法也是制約市場發(fā)展的一個(gè)重要因素。在ISDN向?qū)拵-ISDN發(fā)展的形勢下，隨著多媒體技術(shù)的應(yīng)用日益發(fā)展、如電視電話和會議電視業(yè)務(wù)的需要

4、，1990年7月通過了關(guān)于實(shí)現(xiàn)會議電視編解碼器的H.261建議。該建議適用于px64kbit/s碼率，其中p=130。H.261于1990年12月獲得CCITT批準(zhǔn)，適合于活動(dòng)圖像的壓縮編碼，廣泛用于會議電視和可視電話。這一國際標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)了視頻壓縮編碼實(shí)施實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究和發(fā)展。它是1938年以來電視圖像編碼領(lǐng)域40年研究的結(jié)晶，其基礎(chǔ)和核心是混合編碼技術(shù)，即帶有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)牡膸g預(yù)測編碼+變換編碼(2維DCT)+量化+可變長編碼。引入CIF格式使標(biāo)準(zhǔn)用于不通的電視制式(如NTSC,PAL)。H.261標(biāo)準(zhǔn)是ITU-T為降低速率而制定的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，具有壓縮比高，速率可變，圖像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，可用

5、于遠(yuǎn)程會議、各種目的的監(jiān)控圖像信息傳輸業(yè)務(wù)，同樣，也可以應(yīng)用于圖像記錄、圖像檢索等方面。采用H.261標(biāo)準(zhǔn)的圖像傳輸和存儲產(chǎn)品市場潛力大，經(jīng)濟(jì)效益好。H.261 是最早出現(xiàn)的視頻編碼建議，目的是規(guī)范 ISDN 網(wǎng)上的會議電視和可視電話應(yīng)用中的視頻編碼技術(shù)。2. 圖像信息的壓縮編碼進(jìn)入信息時(shí)代，人們將越來越依靠計(jì)算機(jī)來獲取和利用信息。而數(shù)字化后的視頻和音頻等媒體信息具有數(shù)據(jù)海量性，與硬件技術(shù)所能提供的計(jì)算機(jī)存儲資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬之間有很大差距。這樣就對多媒體信息的存儲和傳輸造成了很大困難，成為阻礙人們有效獲取和利用信息的一個(gè)瓶頸問題。從計(jì)算機(jī)的軟硬件發(fā)展水平及發(fā)展趨勢來看，數(shù)字化的媒體信息數(shù)據(jù)以壓縮

6、形式存儲和傳輸仍將是最佳的選擇。2.1圖像壓縮編碼的必要性和可能性信息時(shí)代的重要特征是信息的數(shù)字化,數(shù)字化了的信息帶來了“信息爆炸”。數(shù)字化的視頻信號的數(shù)據(jù)量之大是非常驚人的。以數(shù)字電視為例：(1) SIF格式，NTSC制，彩色，4:4:4采樣每幀數(shù)據(jù)量352*240*3=253Kb每秒數(shù)據(jù)量253*30=7.603Mbit/s一片CD-ROM可存幀數(shù)為650/0.253=2865幀/片一片CD-ROM節(jié)目時(shí)間為(650/7.603)/60=1.42分/片(2) ICCR格式，PAL制，4:4:4采樣每幀數(shù)據(jù)量720*576*3=1.24MB每秒數(shù)據(jù)量1.24*25=31.3MB一片CD-RO

7、M可存幀數(shù)為650/1.24=524幀/片一片CD-ROM節(jié)目時(shí)間為650/31.1=20.9秒/片再以陸地衛(wèi)星為例(水平，垂直分辨率分別為2340和3240，四波段，采樣精度7位)，它的一幅圖像的數(shù)據(jù)量為2340*3240*7*4=212Mbbit，按每天30幅計(jì)，每天數(shù)據(jù)量為212*30=6.36Gbit，每年的數(shù)據(jù)量高達(dá)2300Gbit。從以上列舉的數(shù)據(jù)例子可以看出，數(shù)字化信息的數(shù)據(jù)量是何等龐大，這樣大的數(shù)據(jù)量，無疑給存儲器的存儲容量，通信干線的信道傳輸率以及計(jì)算機(jī)的速度都增加了極大的壓力。這個(gè)問題是圖像技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)非常棘手的瓶頸問題。解決這一問題，單純用擴(kuò)大存儲器容量和增加通信干線

8、的傳輸率的辦法是不現(xiàn)實(shí)的。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是個(gè)行之有效的方法，通過數(shù)據(jù)壓縮手段把信息數(shù)據(jù)量降下來，以壓縮形式存儲和傳輸，既節(jié)約了存儲空間，又提高了通信干線的傳輸效率，同時(shí)也使計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)處理視頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻節(jié)目。那么，圖像信息數(shù)據(jù)壓縮可能性如何呢?從信息論觀點(diǎn)來看，圖像作為一個(gè)信源，描述信源的數(shù)據(jù)是信息量(信源熵)和信息冗余量之和。通過去除那些冗余數(shù)據(jù)可以使原來的圖像數(shù)據(jù)極大的減少，圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)就是研究如何利用圖像數(shù)據(jù)的冗余性來減少圖像數(shù)據(jù)量的方法。信息冗余量有許多種，如空間冗余，結(jié)構(gòu)冗余，知識冗余，視覺冗余等，數(shù)據(jù)壓縮實(shí)質(zhì)上是減少這些冗余量?？梢?，冗余量減少可以減少數(shù)據(jù)量

9、而不減少信源的信息量。下面將介紹一些常見的圖像數(shù)據(jù)冗余的情況。(1)空間冗余這是靜態(tài)圖像存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余。一幅圖像記錄了畫面上可見景物的顏色，同一景物表面上各采樣點(diǎn)的顏色之間往往存在著空間連貫性，但是基于離散像素采樣來表示物體顏色的方式通常沒有利用景物表面顏色的這種連貫性,從而產(chǎn)生了空間冗余。(2)時(shí)間冗余這是序列圖像(電視圖像，運(yùn)動(dòng)圖像)表示中經(jīng)常包含的冗余。序列圖像一般為位于一時(shí)間軸區(qū)間內(nèi)的一組連續(xù)畫面，其中的相鄰幀往往包含相同的背景和移動(dòng)物體，只不過移動(dòng)物體所在的空間位置略有不同，所以后一幀的數(shù)據(jù)與前一幀的數(shù)據(jù)有許多共同的地方，這種共同性是由于相鄰幀記錄了相鄰時(shí)刻的同一場景畫面

10、，所以稱為時(shí)間冗余。(3) 結(jié)構(gòu)冗余在有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。稱為結(jié)構(gòu)冗余，已知分布模式，可以通過某一過程生成相應(yīng)圖像。(4) 知識冗余有些圖像的理解與某些知識有相當(dāng)大的相關(guān)性。例如：人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由先驗(yàn)知識和背景知識得到，我們稱此類冗余為知識冗余。(5) 視覺冗余事實(shí)表明，人類的視覺系統(tǒng)對圖像場的敏感性是非均勻和非線性的。然而，在記錄原始的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，通常假定視覺系統(tǒng)是線性和均勻的，對視覺敏感和不敏感的部分同等對待，從而產(chǎn)生了比理想編碼更多的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余。(6) 圖像區(qū)域的相似性冗余它是指在圖像中的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域所對應(yīng)的所有像素

11、值相同或接近，從而產(chǎn)生了數(shù)據(jù)重復(fù)性存儲，這就是圖像區(qū)域的相似性冗余。(7) 紋理的統(tǒng)計(jì)冗余有些圖像紋理盡管不嚴(yán)格服從某一分布規(guī)律，但是它在統(tǒng)計(jì)的意義上服從該規(guī)律。利用這種性質(zhì)也可以表示圖像的數(shù)據(jù)量，所以我們稱為紋理的統(tǒng)計(jì)冗余。隨著對人類視覺系統(tǒng)和圖像模型的進(jìn)一步研究，人們可能會發(fā)現(xiàn)更多的冗余性，使圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性越來越大，從而推動(dòng)圖像壓縮技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。2.2圖像壓縮編碼方法分類編碼壓縮方法有許多種，從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法，比如從信息論角度出發(fā)可分為兩大類：(1)冗余度壓縮方法，也成無損壓縮、信息保持編碼或熵編碼。具體的講就是解碼圖像和壓縮編碼前的圖像嚴(yán)格相同，沒有失真，從

12、數(shù)學(xué)上講是一種可逆運(yùn)算。包括哈夫曼編碼，算術(shù)編碼，游程編碼等。(2)信息量壓縮方法，也稱有損壓縮、失真度編碼或墑壓縮編碼。包括預(yù)測編碼：DPCM，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；頻率域方法：正交變換編碼，子帶編碼；空間域方法：統(tǒng)計(jì)分塊編碼；模型方法：分形編碼，模型基編碼；1.預(yù)測編碼(DPCM和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償)預(yù)測編碼是根據(jù)某一種模型，利用以前的(已收到的)一個(gè)或幾個(gè)樣值，對當(dāng)前的(正在接收的)樣本值進(jìn)行預(yù)測，對當(dāng)前樣本實(shí)際值和預(yù)測值差值進(jìn)行編碼。顯然如果模型足夠好，圖像樣本時(shí)間上相關(guān)性很強(qiáng)，一定可以獲得較高的壓縮比。預(yù)測編碼原理框圖如圖1所示。圖1預(yù)測編碼原理框圖其中，XN為tN時(shí)刻圖像樣本值;XN根據(jù)tN時(shí)刻以前的樣

13、本值X1，X2，X3，XN-1，對XN所作的預(yù)測值；eN=XN-XN差值信號；gN=eN一eN量化誤差。預(yù)測編碼方法的特點(diǎn):算法簡單,速度快,易于硬件實(shí)現(xiàn);編碼壓縮比不太高,誤差易于擴(kuò)散,抗干擾能力差。2.變換編碼(DCT和子帶編碼)變換編碼的基本思路是，先將空域圖像通過某種正交變換，獲得一系列變換系數(shù)，在變換過程中，使圖像變換系數(shù)能量相對集中，再對其變換系數(shù)進(jìn)行區(qū)域量化，按其所含能量大小分配以不同的數(shù)據(jù)量(比特?cái)?shù))去描述(如高能量區(qū)域賦予多比特)，這樣又可以提高壓縮比。變換編碼系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖2變換編碼系統(tǒng)框圖3.統(tǒng)計(jì)編碼根據(jù)香農(nóng)信息論觀點(diǎn)，信源冗余度來自信源本身的相關(guān)性和信源內(nèi)事件概

14、率分布的不均勻性。只要找到取出相關(guān)性和改變概率分布不均勻性的方法，也就找到了信源統(tǒng)計(jì)編碼方法(也稱嫡編碼)。對圖像信源來說,既存在幀內(nèi)像素空間上的相關(guān)性，同時(shí)也存在像素值概率分布的不均勻性，也就獲得了圖像信源嫡編碼方法。2.3圖像壓縮解碼方法根據(jù)在圖像壓縮編碼時(shí)采用的方法，我們可以采用相應(yīng)的解碼技術(shù)來對圖像進(jìn)行解壓縮。一般系統(tǒng)的解碼流程如圖3所示。圖3解碼流程3. H.261建議3.1 H.261建議標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容1990年12月，CCITT為會議電視/可視電話提出了H。261建議，解決了不同廠商間的產(chǎn)品兼容性問題，推動(dòng)了電視會議系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。該建議適用于 P *64Kbit/s碼率，并可實(shí)現(xiàn)不

15、同電視制式之間的連接。為了適用于不同的彩電制式，不論是625行還是525行的視頻信號，都被編碼成統(tǒng)一的中間格式(CIF)信號，即亮度信號的抽樣結(jié)構(gòu)是：每幀288行，每行360個(gè)像素；彩色信號的采樣結(jié)構(gòu)是144行/幀*180像素/行。幀頻規(guī)定為29.97幀/秒，不隔行。CIF的抽樣結(jié)構(gòu)如圖4所示：圖4CIF抽樣結(jié)果在視頻復(fù)用單元中形成視頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每幀圖像的開始有圖像頭，包括圖像起始碼，信息類型指示等。每幀分成若干個(gè)數(shù)據(jù)塊組(GOB)，一個(gè)塊組的大小為CIF圖像的1/12或QCIF圖像的1/3。每個(gè)塊組又分成33個(gè)宏塊。每個(gè)宏塊有8*8像素的6個(gè)子塊(4個(gè)亮度子塊和2個(gè)色度信號)構(gòu)成。這樣一來，

16、除了對每個(gè)宏塊的地址、型式、量化類型、運(yùn)動(dòng)矢量、變換系數(shù)、結(jié)束指示等應(yīng)有相應(yīng)的碼元外，對應(yīng)每個(gè)GOB的起始碼、地址、型式等也應(yīng)配置相應(yīng)的碼元。H.261建議的編解碼器方框如圖5所示。圖5H.261視頻編解碼器框圖3.2 H.261建議的技術(shù)指標(biāo)3.2.1關(guān)于H.261建議(1)傳輸速率視頻編碼信號的傳輸速率為P*64kbit/s(P=l-30)，即從64kbit/s到1.92Mbit/s，其算法必須能夠?qū)崟r(shí)操作，解碼延時(shí)要短。(2)視頻輸入輸出信號格式當(dāng)P=l或2(即碼率為64或128kbit/s)時(shí)只支持QCIF分辨率格式，每秒幀數(shù)較低的可視電話(主要用于傳送人頭和半身像，顯示器小于31cm

17、),對于64kbit/s碼率要考慮圖像用40kbit/s，余下16kbit/s安排語音；對于128kbit/s碼率，話音可考慮為16-64kbit/s，則圖像編碼碼率為64-112kbit/s。時(shí)間軸分辨率為10-15幀/s，編碼單程最大時(shí)延為250ms，要考慮畫面中嘴唇和話音的同步。所有的編碼都必須能處理QCIF格式，并要求有傳送靜止圖像和圖形的能力。當(dāng)P6時(shí),則可支持CIF圖像分辨率格式(30幀/s)的會議電視(要考慮能傳送并排坐的三個(gè)人像或部分屏幕后的六個(gè)人像)。(3)幀結(jié)構(gòu)圖像和語音的多路傳輸，采用64kbit/s AV業(yè)務(wù)用的幀結(jié)構(gòu)。音頻信號按建議G.722模式2編碼，與控制和標(biāo)志信

18、息合并后在符合建議H.261可視音頻電信業(yè)務(wù)用64kbit/s通路的幀結(jié)構(gòu)的一個(gè)64kbit/s時(shí)隙中傳送。(4)信源編碼算法信源編碼器的一般形式主要有幀間預(yù)測、幀內(nèi)分塊變換和量化組成。編碼算法分幀內(nèi)和幀間兩種情況。對幀序列中的第一幅圖像或景物變換后的第一幅圖像，采用幀內(nèi)變換編碼，利用8*8子塊的DCT實(shí)現(xiàn)。各DCT系數(shù)經(jīng)線性量化，變長編碼后進(jìn)入緩沖器，根據(jù)緩沖器的空(下溢)滿(上溢)度來調(diào)節(jié)量化器的步長，以控制視頻編碼比特流，使之與信道速率(一般為恒定的)相匹配。幀間編碼采用混合方法，利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測，當(dāng)預(yù)測誤差超過某個(gè)預(yù)定的閉值時(shí)，對誤差作DCT，視覺加權(quán)量化，以改善圖像質(zhì)量。運(yùn)動(dòng)矢量信息

19、編碼后也送到緩沖器。(5)誤碼處理方式傳輸位流中包含一個(gè)BCH(511，493)碼，是否用來進(jìn)行前向糾錯(cuò)，可由編碼器任選。(6)圖像信源編碼的輸出采用統(tǒng)計(jì)變長編碼將數(shù)據(jù)壓縮,再將多路轉(zhuǎn)換為一個(gè)位串。3.2.2視頻編碼的算法3.2.2.1 預(yù)測和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測在幀間進(jìn)行,可以加入MC(運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償)和空間濾波。在編碼器中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是備用的。對每個(gè)宏塊,解碼器將接納一個(gè)MV(運(yùn)動(dòng)矢量),這些MV的水平和垂直分量均為不超過士15的整數(shù)值。該矢量用于宏塊內(nèi)的所有4個(gè)亮度像塊,將其分量的值除以2后取整,就得到用于每一色差像塊的MV的整數(shù)分量值。MV的水平或垂直分量值為正值時(shí),表明預(yù)測是從前一幅畫面中空間位置在被

20、預(yù)測像素右邊或下方的像素形成的。對MV的限制條件是:其全部參考像素都位于已編碼的圖像區(qū)域內(nèi)。MV的檢索方式(全檢索或分段檢索)可自由設(shè)定與選擇。3.2. 2. 2環(huán)路濾波器 可以用二維空間濾波器來改進(jìn)預(yù)測過程，該濾波器對8*8預(yù)測塊內(nèi)的像素進(jìn)行處理?？蓪⑵浞蛛x為一維的水平函數(shù)與垂直函數(shù)，二者均為抽頭系數(shù)1/4， 1/2和1/4的非遞歸型結(jié)構(gòu)。在像素邊緣，可能會有一個(gè)抽頭在像塊外，此時(shí)則將一維濾波器的系數(shù)改為0，1，0。二維濾波器的輸出為8比特位整數(shù)，小數(shù)部分四舍五入，可保留完整的算術(shù)精度。對于一個(gè)宏塊內(nèi)的所有的六個(gè)像塊，濾波器的接入與斷開由宏塊的類型(總是包含在發(fā)送宏塊中并由變長碼子唯一區(qū)分)

21、決定。3. 2. 2. 3量化編碼幀內(nèi)編碼與JPGE標(biāo)準(zhǔn)完全類似。對于DC系數(shù)，只用一個(gè)量化器；而對于AC系數(shù)共用31個(gè)量化器。則除了幀內(nèi)DC系數(shù)外，對宏塊內(nèi)的所有系數(shù)都采用同一個(gè)量化器。幀內(nèi)DC系數(shù)使用量化步長為8的非死區(qū)線性量化。其他31個(gè)量化器都為線性量化器，但在零周期存在死區(qū)，其量化步長為2至62范圍內(nèi)的偶數(shù)。對于幀內(nèi)編碼模式，宏塊內(nèi)的六個(gè)像塊的變換系數(shù)均需傳輸；而在其他的情況下，由宏塊類型和編碼塊模式來指示哪個(gè)像塊的變換系數(shù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送。量化后的變換系數(shù)也按照Zig Zag掃描方式發(fā)送。3. 2. 2. 4編碼控制與強(qiáng)制更新視頻編碼率可以通過改變預(yù)處理、量化器、像塊重要性判別準(zhǔn)則和時(shí)

22、域亞取樣等參數(shù)來控制，他們在整個(gè)控制策略中所占比重不受約束，而一旦引用時(shí)域亞采樣，就將丟棄整幀數(shù)據(jù)。通過強(qiáng)制使用幀內(nèi)模式的編碼算法來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性刷新，刷新模式未定義。為了控制反變換中的誤差積累和誤碼效應(yīng)在時(shí)間軸上擴(kuò)散，每發(fā)送132次以后，宏塊至少要強(qiáng)制更新一次。對于重建圖像,也插入限幅功能；簡單的將超出0-255范圍的像素值限制在0-255內(nèi)。3.2.3 視頻復(fù)合編碼器圖6視頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)如圖6所示,視頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的重要方面，它定義解碼器對比特流正確解碼所規(guī)定的順序。共分四層，從頂層到底層，層次為：圖像層、塊組層(GOB)、宏塊層(MB)、塊層。(1)圖像層圖像層由圖像頭和GOB數(shù)據(jù)

23、組成，圖像頭的結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7圖像頭的結(jié)構(gòu)其中，圖像起始層(pSC)，用20比特來表示，其值為00000000000000010000。時(shí)間參考(T)R是幀號，用5比特表示，共有32個(gè)可能的值；圖像類型(PTYPE)是關(guān)于整幅圖像的信息，占用6比特。比特1列屏指示“0”關(guān)“1”開，比特2文件攝像指示器“0”關(guān)“1”開，比特3凍結(jié)圖像釋放“0”關(guān)“1”開，比特4源編碼格式“0”關(guān)“1”開，比特5,6備用。圖像額外插入信息(PIE)占用1比特。當(dāng)值為“1”時(shí)表示下面要插入可選數(shù)據(jù)段：圖像備用信息(PSPARE)0/8/16比特。僅當(dāng)PIE為“1”時(shí)才能用PSPARE。不過在CCITT做出相應(yīng)規(guī)

24、定以前，編碼器不得插入PSPARE比特?cái)?shù)據(jù)。如果PEI為“1”，則解碼器必須舍棄PSPARE比特。(2)塊組層每一幀圖像均被分成若干數(shù)據(jù)塊組(GO B)。一個(gè)塊組的大小為CIF圖像的1/12或QCIF圖像的1/3，如圖9所示，一個(gè)GOB塊包括Y信息的48行乘176個(gè)像素和空間相對應(yīng)的24行乘88個(gè)像素的CB，CR信號。其塊組頭如圖8所示，其中，GBSC為塊組起始碼。 組號(GN)表示塊組在圖像中的位置，占4比特，13，14，15保留組號0用PSC。 量化器信息(GQUNT)用5比特表示塊組使用的量化器參數(shù)。不過真正的量化器參數(shù)由后面的MQUANT所定義。 組額外插入信息(GEI)，組備用信息(

25、GSPARE)與圖像層中PEI形似，用于CCITT將來的擴(kuò)展用途。圖8塊組頭的結(jié)構(gòu)圖9圖像的塊組排列(3)宏塊層每個(gè)塊組被分成圖10所示的33個(gè)宏塊，每宏由16*16像素的Y信號和與之空間相對應(yīng)的8*8CB，CR信號組成。宏塊頭如圖11所示。圖10塊組的宏塊排列圖11宏塊頭的結(jié)構(gòu)宏塊地址(MBA)指交換宏塊在塊組中的位置，傳輸順序如上圖所示進(jìn)行。對于塊組中的一個(gè)發(fā)送的塊，MBA是其絕對地址。隨后傳送的宏塊，MBA則是該宏塊絕對地址與前一個(gè)發(fā)送宏塊絕對地址的差值。MBA總是包含在發(fā)送的宏塊中。當(dāng)宏塊不包含圖像部分的信息時(shí),宏塊不被傳送。MTYPE總是包含在發(fā)送的宏塊中。非運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮陦K,可聲明當(dāng)

26、作零矢量MC+IFL來使用濾波器。量化器(MQUANT)5比特，只有當(dāng)MTYPE指示時(shí)，MQUANT才存在，MQUANT占用5比特，指示該宏塊塊組中其他宏塊所使用的量化器，直到MQUANT改變?yōu)橹?。MQUANT的碼字與GQUANT的碼字相同。運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)(MVD)可變長度，所有的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(MC)宏塊都包含有運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)。MVD是由當(dāng)前宏塊矢量減前一個(gè)宏塊矢量得到的。編碼塊模式(CB)P可變長度，若由MTYPE指示則存在CBP。該碼字給出了宏塊中表示的那些模式號，而該宏塊中至少有一個(gè)變換系數(shù)被傳送。(4)塊層塊層的結(jié)構(gòu)如圖12所示。塊數(shù)據(jù)由變換系數(shù)的碼字和塊結(jié)束標(biāo)志(EOB)組成。圖12塊層結(jié)構(gòu)

27、變換系數(shù)(TCOEF F)，變換系數(shù)采用Zig Zag掃描方式，將二維變換系數(shù)變換成一維數(shù)據(jù)形式,經(jīng)量化后，進(jìn)行游程編碼。最常出現(xiàn)的(RNU,LEVEL)組合，采用可變長編碼。其他組合采用20比特的等長碼，20比特中，6比特為ESCAPE，6比特為RNU(游程)和8比特為LEVEL。對可變長度編碼而言，有兩個(gè)碼表，第一個(gè)碼表供在INTER,INTER+MC和INTER+MC+FIL塊中的第一個(gè)傳送的LEVEL使用。第二個(gè)碼表供其他的LEVEL使用，但I(xiàn)NTRA塊中的一個(gè)所傳送的LEvEL除外，該LEVEL用固定的8比特長度進(jìn)行編碼。3.2.4 傳輸解碼器3.2.4.1比特率傳輸時(shí)鐘由外部提供。

28、3.2.4.2視頻數(shù)據(jù)緩沖為了獲得固定的碼率，編碼器必須控制它的輸出比特流。當(dāng)用CIF圖像格式時(shí)，任意一幅圖像的編碼比特?cái)?shù)不得超過256Kbit/s(k=1024)。而用QCIF圖像時(shí)，其編碼比特?cái)?shù)則不超過64kbit/s。這兩種情況，其比特計(jì)數(shù)包括圖像起始碼和所有與圖像有關(guān)的其他數(shù)據(jù)，但不包括糾錯(cuò)組幀比特，填充標(biāo)志，填充比特或糾錯(cuò)奇偶校驗(yàn)信息。視頻數(shù)據(jù)必須在每個(gè)有效的時(shí)鐘周期上提供，這可以通過使用填充比特指示(FI)和在糾錯(cuò)塊組幀中連續(xù)填充全“1”來保證。3.2.4.3視頻編碼延時(shí)為了能使視頻和音頻保持同步,視頻編解碼必須允許一定的視頻編碼延時(shí)。3.2.4.4編碼視頻信號前向糾錯(cuò)(1)誤碼校正碼編碼器輸出的比特流中包含了BCH(511,493)前向糾錯(cuò)編碼，這種糾錯(cuò)編碼的使用對解碼器來說是可選的。(2)生成多項(xiàng)式gx=