第七章 数字视音频压缩编码2010

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1、课程介绍第二章电视传像原理第三章模拟电视信号的产生电视原理第四章模拟电视信号的传输和接收第五章电视图像的显示第六章电视信号数字化原理第七章数字视音频压缩编码1220072007一、数字电视信号压缩的必要性第六章数字视音频压缩编码例如4：2：2编码、8比特量化的SDTV信号数码率为13.5×8＋2×6.75×8＝216Mbps一帧SDTV图像的数据量约为8.6Mb，要记录10分钟的电视节目就需要130Gb的存储器容量；而一帧HDTV图像的数据第一节数字视音频压缩编码基础量为59.4Mb，记录10分钟的节目需要891Gb的存储器容量。结论：若不

2、降低其数据量和数码率，就无法在普通的存储设备上实现数字电视信号的存储。通常将这一对数字电视信号进行压缩的过程称为？。3420072007二、数字电视信号压缩的可能性（2）时间冗余压缩过程实际上就是去除图像中那些与信息无关或对图像电视图像序列中相邻的两幅图像之间有较大的相关性。质量影响不大的部分，即冗余部分。（1）空间冗余在同一幅图像中规则的物体和规则的背景都具有很强的相关性。56200720071(3)结构冗余和知识冗余图像从大面积上看存在着非常强的纹理结构，称之为结构冗余。人类对许多图像的理解是根据某些已知的知识，例如人脸的图像有固定的结

3、构，这些规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，称之为知识冗余。（4）视觉冗余人眼的视觉效果是图像质量的最直接也是最终的检验标准，对于人眼难以识别的数据或对视觉效果影响甚微的数据，都可认为是多余的数据，可以省去。这些多余部分就是视觉冗余。7820072007(2)按帧内和帧间压缩编码进行分类三、压缩编码方式A、帧内压缩编码(空间冗余压缩编码)（1）按无损和有损压缩编码进行分类在一帧（或一场）内进行的，它利用了电视图像信A无损压缩编码（可逆压缩编码或信息保持编码）号的空间相关性来消除一帧（或一场）内图像的冗余可使接收端解码后的信息量与发送端原

4、信息量完全相同，因此再现的图像也与原图像严格一致，也即压缩后信息。的图像完全可以恢复或无损伤。B、帧间压缩编码(时间冗余压缩编码)B有损压缩编码(不可逆压缩编码或信息非保持编码)在相邻帧之间进行，它利用了电视图像信号的时间编码过程中会损失一部分信息，因此接收端解码后再相关性来消除相邻帧之间的冗余信息。这种方式对于现的图像质量会比原图像质量有所降低，即压缩后图像有损伤，不能完全恢复。但如果视觉上能够接受甚至觉静止图像或缓慢运动图像有很强的压缩能力。察不出质量的降低，则这种压缩就是可行的。91020072007(3)按压缩编码原理进行分类A预测

5、编码C熵编码目的是消除图像信息的空间相关性（帧内预测）和时是一种无损压缩编码方式。熵编码的目的就是去除间相关性（帧间预测）。编码时可从不同区域选取参与预熵冗余，使平均码长接近熵值，从而实现压缩码率。测的像素。基本思想:对出现概论大的符号（携带较少的信息量）B变换编码用短的码字编码，对出现概论小的符号（携带较多的信变换编码是利用图像在空间分布上的规律性来消除图像息量）用长的码字编码，这样可使对不同符号编码的平冗余的另一种编码方式，它将原来在空间域内描述的图像均码长接近于信源熵。信号利用数学运算变换成在另一变换域内描述的信号。如DCT变换，小波

6、变换等。1112200720072四、预测编码（PredictiveCoding）预测编码的基本方法是先利用某种数学模式对以前已知的相关数据进行运算，得出一个与当前实际传送值相接近的预测值，再把实际要传送的数值减去预测值，得到一个误差值，将这个误差值编码后传送出去，故也称差值编X0X0X0+e0X0+e0码。X1X1-X0X1-X0+e1X1+e0+e1X2X2-X1X2-X1+e2X2+e0+e1+e2最简单的预测编码为前值预测编码，只考虑前后两个相邻像素的相关性，传两者的差值，又称为差分脉冲调制量化编码（DPCM)。-空空X0X0+

7、e0延迟延迟延迟量化X1X1+e0+e1-发收延迟延迟延迟发收131420072007(2)帧内预测（1）实际的预测编码方法帧内：包括前值预测/一维预测/二维预测。X+e假设当前像素为X7，由距X7最近的四个像素X6、X4、00XX0X0+e00X3、X2参与对X7的预测。根据离X7的远近，相应的相关系X1-(X0+e0)+e1X1X1-(X0+e0)X1+e1数可取不同的值，例如可取a6＝1/2，a4＝a2＝1/8，a3＝++量化1/4。于是X7的预测值为-X0+e0+^1111X1+e1+X7=2X6＋8X4＋4X3＋8X2X0+e0延

8、迟延迟延迟上一行X1X2X3X4相隔行X0+e0当前行发收X5X6X7当前像素扫描方向前值预测改进电路方框图相关像素的空间分布151620072007上一行(3)帧间预测X1X2