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时间:2020-04-08
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1、第13章MPEG电视MPEG-1和-2Video标准有许多共同之处:(1)基本概念类似,(2)数据压缩编码方法基本相同,(3)都采用以图像块作为基本单元进行变换、量化和移动补偿等技术来获得高压缩比。MPEG-4Video(1)部分采用内容基编码技术(2)与MPEG-1和-2Video向后兼容(3)引入了电视图像对象(VO)的概念下面简要介绍这些标准中压缩电视图像数据的基本方法。1按照奈奎斯特(Nyquist)采样理论,模拟电视信号经过采样和量化之后,数字电视信号的数据量大得惊人,当前的存储器和网络都还没有足够的能力支持这种数据传输率,因此就要对数字电视信号进行压缩。13.1.1ITU-RBT.
2、601标准数据率13.1电视图像的数据率2为了在PAL、NTSC和SECAM彩色电视制之间确定一个共同的数字化参数,早在1982年国际无线电咨询委员会(CCIR)就制定了演播室质量的数字电视编码标准,这就是非常有名的ITU-RBT.601标准。使用4:2:2的采样格式,亮度信号Y的采样频率选择为13.5MHz/s,色差信号Cr和Cb的采样频率选择为6.75MHz/s,在传输通道上的数据传输率为270Mb/s。13.1.1ITU-RBT.601标准数据率3亮度(Y): 858样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈135兆比特/秒(NTSC) 864样本/行×625行
3、/帧×25帧/秒×10比特/样本≈135兆比特/秒(PAL)Cr(R-Y): 429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(PAL)Cb(B-Y): 429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(PAL)13.1.1ITU-RBT.601标准数据率4总计:27兆样本/秒×10比特/样本=270兆比特/秒实际上,在荧光屏上显示出来的有效图像
4、的数据传输率并没有那么高,亮度(Y):720×480×30×10≈104Mb/s(NTSC) 720×576×25×10≈104Mb/s(PAL)色差(Cr,Cb):2×360×480×30×10≈104Mb/s(NTSC) 2×360×576×25×10≈104Mb/s(PAL)总计:~207Mb/s如果每个样本的采样精度由10比特降为8比特,彩色数字电视信号的数据传输率降为166Mb/s。13.1.1ITU-RBT.601标准数据率5使用Video-CD存储器来存储数字电视,数据传输率可达到1.4112Mb/s,分配给电视信号的数据传输率为1.15Mb/s,MPEG电视编码器的输出数据
5、率要达到1.15Mb/s。存储166Mb/s的数字电视信号就需要对它进行高度压缩,压缩比高达166/1.15≈144:1。13.1.2VCD电视图像数据率的估算13.1电视图像的数据率6MPEG-1电视图像压缩技术不能达到这样高的压缩比。把NTSC和PAL数字电视转换成公用中分辨率格式CIF的数字电视,彩色数字电视的数据传输率就减小到352×240×30×8×1.5≈30Mb/s(NTSC)352×288×25×8×1.5≈30Mb/s(PAL)。把这种彩色电视信号存储到CD盘上所需要的压缩比为:30/1.15≈26:1。13.1.2VCD电视图像数据率的估算7电视图像的数据率压缩成平均为
6、3.5Mb/s~4.7Mb/s时非专家难于区分电视图像在压缩前后的之间差别。使用DVD-Video存储器来存储数字电视,它的数据传输率可以达到10.08Mb/s,但一张4.7GB的单面单层DVD盘要存放133分钟的电视节目,按照数字电视信号的平均数据传输率为4.1Mb/s来计算,压缩比要达到:166/4.10≈40:1。13.1.3DVD电视图像数据率的估算13.1电视图像的数据率8如果电视图像的子采样使用4:2:0格式,每个样本的精度为8比特,数字电视信号的数据传输率就减小到124Mb/s,即720×480×30×8×1.5≈124Mb/s(NTSC)720×576×25×8×1.5≈1
7、24Mb/s(PAL)使用DVD-Video来存储720×480×30或者720×576×25的数字电视图像所需要的压缩比为:124/4.1≈30:1。13.1.3DVD电视图像数据率的估算9电视图像数据压缩利用的各种特性和采用的方法归纳在表13-1中。电视图像本身在空间上和时间上都含有许多冗余信息,图像自身的构造也有冗余性。利用人的视觉特性也可对图像进行压缩,这叫做视觉冗余。基于云计算的游戏框架
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