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1、第5卷第1期空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)Vol.5No.12004年2月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Feb.2004基于DSP技术的H.263视频编码协议算法彭冬梅, 李 彦, 何长龙(空军工程大学电讯工程学院,陕西西安 710077)摘 要:对H.263编码原理进行了简单介绍,对运动估值中几种主要搜索算法的性能进行了分析比较,完成了H.263的运动图象的编码模拟,最后对其中的搜索算法———十字交叉搜索算法在TMS3
2、20C6211DSK板上进行了仿真。关键词:数字信号处理(DSP);块匹配算法(BMA);十字交叉搜索算法中图分类号:TN91918文献标识码:A文章编号:1009-3516(2004)01-0065-03H.263标准以ITU-T制定的H.261标准为基础,以混合编码为核心技术,按照分层的形式组织码流。图1是H.263编码器的框图。视频解码器执行与视频编码器相逆的处理过程。H.263采取的混合编码技术,是用帧间预测减少时域冗余,用变换编码减少残差信号的空间冗余,相应的解码器具有运动补偿能力。对于运动补偿,H.263采用的是
3、半像素精度,与H.261中所采用的全像素精度和一个环路滤波器的设计不同。被发送的各种符号采用可变长编码技术。1H.263视频编码协议的算法模拟图1H.263编码器框图模拟在PC机上进行,调试环境为MicrosoftVisualC++6.0。输入文件的格式为标准化图像格式QCIF=176×144,亮度与色度的采样遵循41∶1∶(即4个亮度块和2个色度块,亮度块在前、色度块在后,如图2所示)。视频文件共300帧,进行编码时,可以在命令行中任意选择需要处理的帧数、量化步长、起始和结束帧等参数。读数据采用光栅扫描从图象左上角的像素开
4、始一直读到右下角,亮度和色度分别读取,然后存储在内存中所定义的结构里。作编码处理的过程是分别对亮度和色度进行处理的过程。编码后的参数值和码流可以写入文本文件。例如:处理4帧图象,选择量化步长为8,编码帧率为30Hz,第1帧为帧内编图2 亮度与色度 码,后3帧为帧间编码。编码后的结果如表1所示。采样比例 表中的SNR-Y、SNR-Cb和SNR-Cr分别表示亮度和色度的信噪比。由于视频压缩编码,一般都采用有损压缩,即在压缩时引入了量化失真,信噪比(SNR)就是用来衡量这种损失的严重程度的,它定义为原始图象与编码后重构图象中对
5、应像素差值的平方和除以整个图象的大小。SNR越小,表明量化噪声越小,重构图象的质量越好。收稿日期:2003-07-07 作者简介:彭冬梅(1980-),女,湖北随州人,硕士生,主要从事视频编码及DSP技术应用研究.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.66空军工程大学学报(自然科学版)2004年表1 编码结果帧号SNR-Y/dBSNR-Cb/dBSNR-Cr/dBTotal/bit03713837.0439.7516472137.2737
6、.2439.841192232.2237.1739.791640337.0737.1839.551344P帧平均37.1937.2039.731392 表中最后一列所表示的是编码后该帧码流总的比特数。可以据此计算出图象的压缩比。原始图象的格式为176×144,每个像素为8bit,一帧亮度数据的比特数应该为176×144×8=202752bit;而色度帧格式为88×72,因此一帧色度数据的比特数为88×72×8=50688bit。这样就可以得出一帧原始图象数据总的比特数为202752+2×50688=304182bit(其中
7、有两个色度分量)。从表中可以看到压缩后数据总的比特数应为4帧总比特数之和,即16472+1192+1640+1344=20648bit。由此可以计算出总的压缩比为304182/20648=14。最后对比特率进行一下说明。H.261编码协议要求码率达到P×64kbps,它覆盖了整个ISDN速率的图象编码。但是对于更低传输速率场合,例如人们用的最普遍的电话线,或者移动通信信道,H.261标准的视频质量往往难以令人满意。而H.263在此建议上作了相当的改进,使得编码图像质量获得很大的提高,传输码率可以达到64kbit/s以下,这种
8、传输速率使得视频通过电话线传输成为可能。协议中对比特率的定义是编码后图像总的比特数除以已经编码过的帧数再除以在给定帧率下跳过的帧数。由这一关系,再由编码后得出的数据信息以及给定的帧率,我们可以算出最后得到的比特率为154.86kbit/s,而3个P帧的比特率为41.76kbit/s。可以看
