【大學(xué)課件】圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)

1、圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)ppt課件1圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)靜止運(yùn)動(dòng)JPEG2000JPEGITU制定：H.26X（H.261、 H.263 、 H.264 ）ISO、IEC制定：MPEG-x（ MPEG-1、 2、4、7）分類：ppt課件2一、圖像尺寸的規(guī)定及幀類型定義亮度：Y 720像素色差:CB、CR 360像素歐洲、我國：720像素*576行美國、日本：720像素*480行像素減半丟掉一場MPEG-1 SIF：360像素*288行ppt課件3宏塊：16*16像素SIF：360像素SIF有效像素區(qū)362像素*288行ppt課件4SIF有效像素區(qū)362像素*288行H.261 公用中間格式 CIF（com

2、mon intermedia format）ppt課件5視頻編碼圖像格式一覽表ppt課件6圖像幀I幀P幀B幀D幀ppt課件7圖像的傳輸順序和顯示順序不同ppt課件8二、H.26x建議1、H.261建議H.261又稱為P*64，其中P為64kb/s的取值范圍，是1到30的可變參數(shù)，它最初是針對在ISDN上實(shí)現(xiàn)電信會(huì)議應(yīng)用特別是面對面的可視電話和視頻會(huì)議而設(shè)計(jì)的，色度采用4:2:0采樣。H.261規(guī)定圖象輸入格式有兩種：CIF和QCIF。 1、2 CIF當(dāng)P= =6 CIF、QCIFppt課件9圖像層P(Picture layer)塊組層GOB(group of block layer)宏塊層MB

3、(macro block layer)塊層B(block layer)結(jié)構(gòu)組成：ppt課件10H.261數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖：ppt課件112、H.263建議H.263是由ITU-T制定的視頻會(huì)議用的低碼率視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，屬于視頻編解碼器基于之前的視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)（H.261，MPEG-1和H.262MPEG-2），H.263的性能有了革命性的提高。它的第一版于1995年完成，在所有碼率下都優(yōu)于之前的H.261。H.263是基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM的混合編碼，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)腄PCM混合編碼，在運(yùn)動(dòng)搜索的基礎(chǔ)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后運(yùn)用DCT變換和“之”字形掃描 編碼，從而得到輸出碼流。H.263在H.261建議的

4、基礎(chǔ)上，將運(yùn)動(dòng)矢量的搜索增加為半象素點(diǎn)搜索；同時(shí)又增加了無限制運(yùn)動(dòng)矢量、基于語法的算術(shù)編碼、 高級預(yù)測技術(shù)和PB幀編碼等四個(gè)高級選項(xiàng)；從而達(dá)到了進(jìn)一步降低碼速率和提高編碼質(zhì)量的目的。ppt課件12：(1)H.263的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償使用半象素精度，而H.261則用全象素精度和循環(huán)濾波；(2)數(shù)據(jù)流層次結(jié)構(gòu)的某些部分在H.263中是可選的，使得編解碼可以配置成更低的數(shù)據(jù)率或更好的糾錯(cuò)能力；(3)H.263包含四個(gè)可協(xié)商的選項(xiàng)以改善性能；(4)H.263采用無限制的運(yùn)動(dòng)向量以及基于語法的算術(shù)編碼；(5)采用事先預(yù)測和與MPEG中的P-B幀一樣的幀預(yù)測方法；(6)H.263支持5種分辨率，即除了支持H.26

5、1中所支持的QCIF和CIF外，還支持SQCIF、4CIF和16CIF，SQCIF相當(dāng)于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分別為CIF的4倍和16倍。ppt課件13編碼模式：ppt課件14ppt課件15ppt課件16ppt課件17ppt課件183、H.263+、H.263+H.263v2（通常也叫做H.263+或者1998年版H.263）是ITU-T H.263 視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)第二版的非正式名稱。 它保持了原先版本H.263的所有技術(shù)，但是通過增加了幾個(gè)附錄顯著的提高了編碼效率并提供了其它的一些能力，例如增強(qiáng)了抵抗傳輸信道的數(shù)據(jù)丟失的能力（Robustness）。H.263+ 項(xiàng)目于1

6、998年2月在ITU正式通過。接下來一個(gè)被稱為H.263+ 的項(xiàng)目被隨即推出，在H.263+的基礎(chǔ)上增加了更多的新的功能。H.263+（亦稱H.263v3或2000版H.263）于2000年底完成。ppt課件19H.263+新增幾種編碼模式用于提高壓縮比增強(qiáng)的PB幀高級幀內(nèi)編碼模式塊效應(yīng)消除濾波器分級編碼模式分片結(jié)構(gòu)模式附加增強(qiáng)信息模式參考幀重取樣ppt課件20H.263+在H.263+基礎(chǔ)上新增三種編碼模式主要用于增強(qiáng)抗誤碼性能及增強(qiáng)編碼效率ppt課件214、H.264H.264/MPEG-4 AVC是一種面向塊的基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木幗獯a器標(biāo)準(zhǔn)。由ITU-T視頻編碼專家組與ISO/IEC聯(lián)合工作

7、組即動(dòng)態(tài)圖像專家組（MPEG）聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組（JVT，Joint Video Team）開發(fā)。因ITU-T H.264標(biāo)準(zhǔn)和 ISO/IEC MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)（正式名稱是ISO/IEC 14496-10 MPEG-4第十部分，高級視頻編碼）有相同的技術(shù)內(nèi)容，故被共同管理。H.264因其是藍(lán)光盤的一種編解碼標(biāo)準(zhǔn)而著名，所有藍(lán)光盤播放器都必須能解碼H.264。它也被廣泛用于網(wǎng)絡(luò)流數(shù)據(jù)源如Vimeo、YouTube、以及iTunes Store，網(wǎng)絡(luò)軟件如Adobe Flash Player和Microsoft Silverlight，以及各種HDTV陸基廣播（ATSC，ISDB-T，

8、DVB-T或DVB-T2），線纜（DVB-C）以及衛(wèi)星（DVB-S和DVB-S2）。H.264/AVC項(xiàng)目意圖創(chuàng)建一種視頻標(biāo)準(zhǔn)。與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，它能夠在更低帶寬下提供優(yōu)質(zhì)視頻（換言之，只有MPEG-2，H.263或MPEG-4第2部分的一半帶寬或更少），也不增加太多設(shè)計(jì)復(fù)雜度使得無法實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)成本過高。另一目的是提供足夠的靈活性以在各種應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)中使用，包括高、低帶寬，高、低視頻分辨率，廣播，DVD存儲，RTP/IP網(wǎng)絡(luò)，以及ITU-T多媒體電話系統(tǒng)。ppt課件22H.264 的主要優(yōu)點(diǎn)包括:1. 在相同的重建圖像質(zhì)量下，H.264 比H.263+和MPEG-4(SP)減小50%碼率。2.

9、 對信道時(shí)延的適應(yīng)性較強(qiáng)，既可工作于低時(shí)延模式以滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，如會(huì)議電視等；又可工作于無時(shí)延限制的場合，如視頻存儲等。3. 提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，加強(qiáng)對誤碼和丟包的處理，提高解碼器的差錯(cuò)恢復(fù)能力。4. 在編/解碼器中采用復(fù)雜度可分級設(shè)計(jì)，在圖像質(zhì)量和編碼處理之間可分級，以適應(yīng)不同復(fù)雜度的應(yīng)用。相對于先期的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，H.264 引入了很多先進(jìn)的技術(shù)，包括44 整數(shù)變換、空域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測、1/4 象素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)、多參考幀與多種大小塊的幀間預(yù)測技術(shù)等。新技術(shù)帶來了較高的壓縮比，同時(shí)大大提高了算法的復(fù)雜度。ppt課件23ppt課件24H.264相比于H.261、H.26

10、3，具有的特點(diǎn)幀間預(yù)測幀內(nèi)預(yù)測分層設(shè)計(jì)高精度、多模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)4*4塊的整數(shù)變換統(tǒng)一的VLC面向IP和無線環(huán)境ppt課件25傳輸結(jié)構(gòu)：ppt課件26H.264 標(biāo)準(zhǔn)的推出，是視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的一次里程碑式的重要進(jìn)步，它與現(xiàn)有的MPEG-2、MPEG-4 SP 及H.263相比，具有明顯的優(yōu)越性，特別是在編碼效率上的提高，使之能用于許多新的領(lǐng)域。盡管H.264 的算法復(fù)雜度是現(xiàn)有編碼壓縮標(biāo)準(zhǔn)的4 倍以上，隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，以及受到業(yè)界幾乎所有主流視頻相關(guān)設(shè)備/產(chǎn)品廠商的支持，H.264 的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)在全世界迅速推廣。ppt課件27三、MPEG標(biāo)準(zhǔn)MPEG是活動(dòng)圖像專家組(Moving Pi

11、cture Exports Group)的縮寫，于1988年成立，是為數(shù)字視/音頻制定壓縮標(biāo)準(zhǔn)的專家組，目前已擁有300多名成員，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司。MPEG組織最初得到的授權(quán)是制定用于“活動(dòng)圖像”編碼的各種標(biāo)準(zhǔn)，隨后擴(kuò)充為“及其伴隨的音頻”及其組合編碼。后來針對不同的應(yīng)用需求，解除了“用于數(shù)字存儲媒體”的限制，成為現(xiàn)在制定“活動(dòng)圖像和音頻編碼”標(biāo)準(zhǔn)的組織。MPEG組織制定的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有不同的目標(biāo)和應(yīng)用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)。ppt課件28MPEG-21：將標(biāo)準(zhǔn)集成起來相互支持和

12、協(xié)調(diào)以管理多媒體MPEG-1：1992年正式發(fā)布的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2：數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)MPEG-3：于1992年合并到高清晰度電視（HDTV）工作組MPEG-4：1999年發(fā)布的多媒體應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)MPEG-7：多媒體內(nèi)容描述接口標(biāo)準(zhǔn)MPEG標(biāo)準(zhǔn)分類：ppt課件291、MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)于1993年8月公布，用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼。原來的主要目標(biāo)是在CD光盤上記錄圖像，后來被廣泛應(yīng)用在VCD光盤。該標(biāo)準(zhǔn)包括五個(gè)部分： 第一部分說明了如何根據(jù)第二部分（視頻）以及第三部分（音頻）的規(guī)定，對音頻和視頻進(jìn)行復(fù)合編碼。第四部分說明了檢驗(yàn)解碼器或編碼

13、器的輸出比特流符合前三部分規(guī)定的過程。第五部分是一個(gè)用完整的C語言實(shí)現(xiàn)的編碼和解碼器。ppt課件30高壓縮比ppt課件31該標(biāo)準(zhǔn)從頒布的那一刻起，MPEG-1取得一連串的成功，如VCD和MP3的大量使用，Windows95以后的版本都帶有一個(gè)MPEG-1軟件解碼器，可攜式MPEG-1攝像機(jī)等等。其中,MP3是“MPEG Audio Layer-3”的縮寫Layer-3相比于Layer-1、Layer-2具有最好的壓縮率ppt課件322、MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2的標(biāo)準(zhǔn)號為ISO/IEC13818，標(biāo)準(zhǔn)名稱為“ 信息技術(shù)電視圖像和伴音信息通用編碼”。它是聲音和圖像信號數(shù)字化的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，將廣泛用

14、于數(shù)字電視（包括HDTV）及數(shù)字聲音廣播、數(shù)字圖像與聲音信號的傳輸，多媒體等領(lǐng)域。MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)視/音頻服務(wù)與應(yīng)用互操作的可能性。 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)是針對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應(yīng)用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細(xì)規(guī)定，編碼碼率從每秒3兆比特100兆比特，標(biāo)準(zhǔn)的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級，MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細(xì)的規(guī)定和進(jìn)一步的完善。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送，被認(rèn)定為SDTV和HDTV的編碼標(biāo)準(zhǔn)。ppt課件33MPEG-2與MPEG-1的不同部分：MPEG-2

15、支持隔行掃描視頻格式輸入、出圖像色彩分量之比可以是4:2:0、4:2:2、4:4:4可直接對隔行掃描視頻信號進(jìn)行處理在空間、時(shí)間分辨率和信噪比方面可分級性碼流結(jié)構(gòu)的可分級性輸出碼率可恒定也可變化ppt課件34主要應(yīng)用：一視音頻資料的保存二電視節(jié)目的非線性編輯系統(tǒng)三衛(wèi)星傳輸ppt課件353、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)圖像專家組MPEG 于1999年2月正式公布了MPEG-4（ISO/IEC14496）標(biāo)準(zhǔn)第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦告底定，且于2000年年初正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4是一套用于音頻、視頻信息的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工委員會(huì)（IEC）下屬的“動(dòng)態(tài)圖

16、像專家組”（Moving Picture Experts Group，即MPEG）制定，第一版在1998年10月通過，第二版在1999年12月通過。MPEG-4格式的主要用途在于網(wǎng)上流、光盤、語音傳送（視頻電話），以及電視廣播。MPEG-4包含了MPEG-1及MPEG-2的絕大部份功能及其他格式的長處，并加入及擴(kuò)充對虛擬現(xiàn)實(shí)模型語言（VRML ， Virtual Reality Modeling Language）的支持，面向?qū)ο蟮暮铣晌募òㄒ粜В曨l及VRML對象），以及數(shù)字版權(quán)管理（DRM）及其他交互功能。而MPEG-4比MPEG-2更先進(jìn)的其中一個(gè)特點(diǎn)，就是不再使用宏區(qū)塊做圖像分析，

17、而是以圖像上個(gè)體為變化記錄，因此盡管圖像變化速度很快、碼率不足時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)方塊畫面。MPEG-4系統(tǒng)的一般框架是：對自然或合成的視聽內(nèi)容的表示；對視聽內(nèi)容數(shù)據(jù)流的管理，如多點(diǎn)、同步、緩沖管理等；對靈活性的支持和對系統(tǒng)不同部分的配置。ppt課件36與MPEG-1、MPEG-2相比，MPEG-4具有如下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：一基于內(nèi)容的交互性二高效的壓縮性三通用的訪問性ppt課件37主要應(yīng)用：1因特網(wǎng)視音頻廣播2無線通信6電子游戲4電視電話5計(jì)算機(jī)圖形、動(dòng)畫與仿真 3靜止圖像壓縮ppt課件38壓縮方式播放器MP4ppt課件394、MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)被稱為“多媒體內(nèi)容描述接口”，為各類多媒體信

18、息提供一種標(biāo)準(zhǔn)化的描述，這種描述將與內(nèi)容本身有關(guān)，允許快速和有效的查詢用戶感興趣的資料。它將擴(kuò)展現(xiàn)有內(nèi)容識別專用解決方案的有限的能力，特別是它還包括了更多的數(shù)據(jù)類型。換而言之，MPEG-7規(guī)定一個(gè)用于描述各種不同類型多媒體信息的描述符的標(biāo)準(zhǔn)集合。該標(biāo)準(zhǔn)于1998年10月提出。ppt課件40MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)組成：MPEG-7系統(tǒng)MPEG-7描述定義語言MPEG-7音頻MPEG-7視頻MPEG-7屬性實(shí)體和多媒體描述結(jié)構(gòu)MPEG-7參考軟件MPEG-7一致性ppt課件41MPEG-7目標(biāo)：1、支持多種音頻、視覺描述2、提供一種描述多媒體材料的方法3支持?jǐn)?shù)據(jù)管理的靈活性、數(shù)據(jù)資源的全球化和互操作性p

19、pt課件42MPEG-7的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，包括：數(shù)字圖書館。例如，圖像目錄、音樂詞典等。多媒體目錄服務(wù)。例如，黃頁等。廣播式媒體的選擇。例如，無線電頻道、TV頻道等。個(gè)人電子新聞服務(wù)、多媒體創(chuàng)作等。教育、娛樂、新聞、旅游、醫(yī)療和電子商務(wù)等。ppt課件435、MPEG-21標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)改變了物質(zhì)商品交換的商業(yè)模式，這就是“電子商務(wù)”。新的市場必然帶來新的問題：如何獲取數(shù)字視頻、音頻以及合成圖形等“數(shù)字商品”，如何保護(hù)多媒體內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)，如何為用戶提供透明的媒體信息服務(wù)，如何檢索內(nèi)容，如何保證服務(wù)質(zhì)量等。此外，有許多數(shù)字媒體(圖片、音樂等)是由用戶個(gè)人生成、使用的。這些“內(nèi)容供應(yīng)者”同商業(yè)內(nèi)容供應(yīng)商一樣關(guān)心相同的事情：內(nèi)容的管理和重定位、各種權(quán)利的保護(hù)、非授權(quán)存取和修改的保護(hù)、商業(yè)機(jī)密與個(gè)人隱私的保護(hù)等。目前雖然建立了傳輸和數(shù)字媒體消費(fèi)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并確定了與此相關(guān)的諸多要素，但這些要素、規(guī)范之間還沒有一個(gè)明確的關(guān)系描述方法，迫切需要一種結(jié)構(gòu)或框架保證數(shù)字媒體消費(fèi)的簡單性，很好地處理“數(shù)字類消費(fèi)”中諸要素之間的關(guān)系。MPEG