多媒體原理與系統(tǒng)設(shè)計第8章：數(shù)字視頻編碼

多媒體原理與系統(tǒng)設(shè)計第八章數(shù)字視頻編碼視頻編碼原理H.261H.263MPEG-1/2MPEG-4一、視頻編碼原理1、視頻數(shù)據(jù)分層PicturelayerSequencelayerSlicelayerMacroblocklayer8x8blocklayer2、視頻圖像的類型I-frame：采用幀內(nèi)編碼的圖像P-frame:采用單向預(yù)測編碼的圖像B-frame:采用雙向預(yù)測編碼的圖像3、P/B圖像的處理過程CodingimageReferenceimageCodingmacroblockMatchedmacroblockdifferenceDCTquantizationRLEHuffmancodeccompresseddataMotionvectorProcessingforPimages編碼圖像參考圖像編碼宏塊匹配宏塊求差值DCT量化RLEHuffman編碼壓縮數(shù)據(jù)運動矢量B圖像的處理運動矢量匹配宏塊M1+M22參考圖像M1M24、塊匹配標準-絕對差（AE,

absolutedifference）-均方差（MSE,

mean-squareerror）-平均絕對差（MAD,meanofabsoluteframedifference）5、最佳匹配宏塊搜索算法-二維對數(shù)法（2D-logarithmicsearch，MSE)111122233344555運動矢量:d(dx,dy)dxdy參考圖像-三步法（three-stepsearch，MAD)Motionvector:d(dx,dy)dxdyReferenceimage-對偶搜索法（conjugatesearch，MAD)運動矢量d(dx,dy)dxdy參考圖像小結(jié)：

視頻圖像編碼主要利用了幀間相似性，即視頻序列在時間維度上的冗余性。通過運動搜索算法，在參考圖像（又稱預(yù)測圖像）中尋找最佳匹配宏塊，并得到運動向量，這個過程稱為運動估計。之后計算編碼圖像塊與匹配塊之間的差值。解碼時，在預(yù)測圖像塊的基礎(chǔ)上，通過補充殘差，得到解碼圖像塊。這個過程稱為運動補償。運動補償也指利用相鄰幀的差別實現(xiàn)壓縮編碼的方法。二、H.261H.261isanearlierdigitalvideocompressionstandardinitiatedbyCCITTin1988.Thisstandardwasdesignedforvideophone,videoconferencing,andotheraudiovisualservicesoverISDNtelephonelines.H.261framesequenceH.261encoderH.261decoder三、H.2631、支持更多的格式2、Unrestrictedmotionvectormode3、Syntaxbasedarithmeticcodingmode4、Advancedpredictionmode5、PB-framemode四、MPEG-1/2

MPEG-1采用了I、B、P的幀分類

MPEG-1幀內(nèi)量化表與幀間量化表不同

MPEG-2采用分場壓縮技術(shù)

MPEG-2的DCT系數(shù)行程編碼之字形掃描方式五、MPEG-41、MPEG-4的基本概念視頻對象（VideoObject,VO）一個視頻對象是指視頻圖像序列中的同一個物理對象。一個VO

視頻對象區(qū)（VideoObjectPlane,VOP）位于一個圖像中的視頻對象稱為一個視頻對象區(qū)。

VOP2

MPEG-4的編碼方法

幀視頻對象編碼

當(dāng)把一個幀看成一個視頻對象區(qū)的時候，MPEG-4采用與MPEG-1/2相同的編碼算法，所以MPEG-4兼容MPEG-1/MPEG-2。任意視頻對象的編碼引入形狀自適應(yīng)宏塊網(wǎng)格的概念原始圖像形狀自適應(yīng)宏塊網(wǎng)格（又稱VOPwindow）shift輪廓宏塊標準宏塊輪廓編碼1)構(gòu)造α二值平面用形狀自適應(yīng)宏塊網(wǎng)格覆蓋VOPs3)對輪廓宏塊使用運動預(yù)測編碼加算術(shù)編碼白色像素值輪廓宏塊黑色像素值紋理編碼（texturecoding）將視頻圖像序列分成I-VOP、P-VOP和B-VOP用形狀自適應(yīng)宏塊網(wǎng)格覆蓋VOPs對標準宏塊使用DCTcodec方法編碼對形狀宏塊，先填充VOP之外但仍然在形狀宏塊內(nèi)的那一部分，然后運用DCTcodec方法編碼3

MPEG-4面向?qū)ο蟮谋硎九c交互式框架復(fù)用編碼解復(fù)用解碼編排AudioVideo存儲對象存儲對象網(wǎng)絡(luò)MPEG-4也稱甚低比特率影音編碼（Very-lowbitrateaudio-visualcoding)。主要用于移動通信（mobiletelecom