电视原理 第8章 数字视音频压缩编码1new

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1、第一节数字视频压缩编码概论电视原理数字电视SDI（4：2：2编码、10比特量化）信号的数码率为：第八章数字视音频压缩编码13.5×10＋2×6.75×10＝270Mbps一帧SDTV图像的数据量约为10.8Mb，要记录10分钟的电视节目就需要162Gb的存储器容量；石东新而一帧HDTV图像的数据量为59.4Mb，记录10分钟信息工程学院·广播电视工程系的节目需要891Gb的存储器容量。1CUC2CUC•信息工程学院2009•信息工程学院2009数字视频格色度格像素格式量化比特无压缩有效式式数码率一、数字视频压缩机理HDTV4:2:21920×108

2、0/101037Mbps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质量影响不50I大的部分，即冗余部分。HDTV4:2:01920×1080/8622Mbps1、数据冗余50I（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。SDTV4:2:2720×576/5010207MbpsISDTV4:2:0720×576/508124MbpsICIF4:2:0352×288/50830MbpsI结论：若不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。34CUCCUC•信息工程学院2009•信息工程学院2

3、009（2）时间冗余电视图像序列中相邻的两幅图像之间有较大的相关性。5CUC6CUC•信息工程学院2009•信息工程学院20091t2(3)结构冗余和知识冗余t1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。78t1t2CUCCUC•信息工程学院2009•信息工程学院2009二、数据压缩编码方法与性能指标2.视觉冗余输入数据流码率压缩比=1≤人眼的视觉效果是图像质量的最直接也是最终的检输出数据流码率验标准，对于

4、人眼难以识别的数据或对视觉效果影1.压缩编码分类响甚微的数据，都可认为是多余的数据，可以省（1）无损压缩编码（可逆压缩编码或信息保持编码）去。这些多余部分就是视觉冗余。可使接收端解码后的信息量与发送端原信息量完全相同，(1)亮度辨别阈值因此再现的图像也与原图像严格一致，也即压缩后的图像完全可以恢复或无损伤。(2)视觉对不同图像内容的空间分辨力（2）有损压缩编码(不可逆压缩编码或信息非保持编码)(3)人眼亮色分辨力编码过程中会损失一部分信息，因此接收端解码后再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

5、至觉察不出质量的降低，则这种压缩就是可行的。9CUC10CUC•信息工程学院2009•信息工程学院2009在数字电视视频压缩编码中，通常采用混合编码方案,包括：ò基于运动估计和补偿的预测编码（DPCM）；ò正交变换编码（DCT）；ò游程编码；ò熵编码等。11CUC12CUC•信息工程学院2009•信息工程学院200922.压缩编码性能指标评价压缩系统的压缩质量第二节预测编码（1）图象质量评价预测编码又称差分脉冲编码调制（DPCM）-----通常采用主观评价和客观评价方法评价经过压缩编解码后不直接传送图像样值本身，而是对被编码的样值与参考的视频图像质

6、量.主观评价是观察者对被测视频质量直接样值间的差值en进行编码、传送。打分。客观评价是通过一定的算法模型对视频图像进行评价。一、预测编码的基本原理：（2）压缩编解码的复杂度ò相邻样本之间存在较强的相关性。其中包括算法的运算量、存储量、编码器和解码器的复杂度等等。如果压缩编码的复杂度过高，难以实时处理。ò差值信号的方差更小，具有更小的动态范围。（3）压缩解缩后带来的延时量ò编码和传输的并不是采样值本身，而是这个采样值如果延时过大，会造成明显的可察觉到的声音和画面不同的预测值与其实际值之间的差值。步现象，需要声音通道上加入相应的延时器加以调整。13CU

7、C14CUC•信息工程学院2009•信息工程学院2009一、预测编码基本原理（1）方案1X0X0X0+e0X0+e0X1X1-X0X1-X0+e1X1+e0+e1X2X2-X1X2-X1+e2X2+e0+e1+e2量化量化-空空X0X0+e0延迟延迟延迟延迟延迟X1X1+e0+e1发收方案1方案2方案1DPCMwasinventedbyC.ChapinCutleratBellLabsin1950;hispatentincludesboththemethods.15CUC16CUC•信息工程学院2009•信息工程学院2009（2）实际的预测编码方法信

8、源相邻样值间的相关性。帧内相邻像素间空间相关性----空间冗余—帧内预测X0+e0XX0X0+e00帧间性时间相关性—时间