基于mpeg-2标准的视频压缩编码系统的实现与应用

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1、数据，并且保证压缩后的重建图像能够被用户所接受，这都决定了采用视频压缩技术的必要性【31。1．2图像压缩的发展现状近十几年来，图像编码技术得到了迅速发展和广泛应用，并且同臻成熟。图像压缩的制定机构国际电信联盟(InternationalTelecommunicationsUnion，ITU)，国际标准化组织(InternationalStandardsOrganization，ISO)和国际电工委员会(InternationalElectrotechnicalCommission，IEC)制定了一系列压缩标准。早在1984年，ITU．T颁布了

2、H．261标准，用于可视电话和会议电视。后来又陆续发展了H．262、H．263和H．264[41。它们的压缩原理是充分利用视频数据的空间和时问冗余，采用预测与变换的混合编码方法，对残余的数据进行编码，保证了极大的压缩比。低码率图像压缩标准H．263在H．261标准的基础上作了一些相当重要的改进，它提供了很多可选的编码技术，例如非限制的运动矢量(UMV)模式、高级预测模式、基于句法的算法编码(SAC)模式、PB帧模式，经编码后的图像质量有很大的提高。H．263在多媒体电脑、掌上电脑、网络电视、远程视频监控、视频会议和可视电话等都己经有了广泛的应

3、用。目前最新的H．264标准是JVT开发的标准。在相同的重建图像质量下，H．264能够比H．263节约50％左右的码率。但是H．264获得优越性能的代价是计算复杂度的增加，据估计，编码的计算复杂度大约相当于H．263的三倍，解码复杂度大约相当于H．263的两倍，在现有的处理器上还是难以达到实时性能的。1992年ISO通过了MPEG．1图像编码标准，它是一种活动图像编码压缩标准。后来又陆续发展了MPEG．2和MPEG．4。它们共有的特点是在时间域的正、反方向进行的运动补偿的帧间内插，MPEG标准把视频图像帧(Frame)分为三类，I帧(Intr

4、aFrame)图像；P帧(PredictionFrame)图像，它以前面的I帧或P帧为参考：B帧(Bi．directionalpredictionFrame)图像，以前面和后面的I帧或P帧为参考。I帧做为帧内编码，P帧和B帧做为帧间预测编码【5】。MPEG．1与H．261相比，虽然它的图像压缩算法框图与H．261相同，但有重要改进，它提高重建图像的质量并满足数字存储体在点数图像重放方面的需要，对B帧图像进行有运动补偿的帧间内插，是MPEG．1的显著特点。MPEG．2标准是1994年11月，由联合视频组提出，它在MPEG．1的基础上作了重要扩展

5、和改进，将其图像质量从基本级到最高级分为四级；最高级图像质量，可达HDTV质量，其数码率视图像质量等级从2--40Mbit／s不等。在非可分等级的2编码中，与MPEG．1一样，MPEG．2是以通用的混合DCT和DPCM编码为基础，加入了宏块结构、运动补偿和帧问预测的编码方式。MPEG．2引进了一些新的运动补偿场预测模式，以便有效地对场图像和帧图像加以编码，如为了支持隔行视频的场图像的场l’日J预测、帧图像的场问预测、用于P帧的双基预测和用于场图像的16x8预测等针对隔行扫描图像的更有效预测编码模式。另外，MPEG．2还引入了更高的色度信号取样

6、模式。MPEG．1中使用4：1：1模式，即色度信号的取样无论在水平方向，还是在垂直方向上都是亮度信号样点数的1／2。MPEG，2除了4：2：0外，还支持4：2：2和4：4：4模式，前者色度信号的样点数在垂直方向上与亮度信号相同，只在水平方向上是亮度信号的l／2；后者的色度信号的样点数和亮度信号则完全相同。1999年12月ISO／IEC制定了MPEG．4标准，它支持了7个新的功能。料略划分为基于内容的交互性、高压缩率和灵活多样的存取模式。MPEG一1应用于VCD领域，MPEG．2应用于DVD领域和数字视频广播领域中，应用范围更广，MPEG一4不

7、仅仅着眼于定义不同码流下的具体压缩编码标准，更多强调了多媒体通信的交互性和灵活性。MPEG家族的MPEG．7制定于2001年9月，它并不兼容以自矿的标准，而是以前标准的扩展和延伸，主要描述各种类型的视听材料，如静止图像、图形、3D模型、音视频等。2000年6月制定的MPEG．21的目标是定义一个交互式多媒体框架，跨越大范围不同的网络和设备，使用后能透明地使用多媒体资源，存取、使用并交互多媒体对象。1．3课题来源与意义上述一系列压缩标准中，有很多标准比MPEG．2标准支持的功能要强大，但MPEG-2标准与其它标准相比，有本身的特色。在欧洲电信标

8、准学会(ETSI)所颁布的数字电视广播系列标准(DigitalVideoBroadcast，DVB)中，都是以MPEG．2标准为基础，DVB这一系列标准包括DVB—