多媒体数据压缩编码标准.ppt

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1、第4讲多媒体数据压缩编码标准14.1静态图像压缩标准JPEG24.1.1JPEG标准的主要内容ISO/IEC10918号标准“多灰度连续色调静态图像压缩编码”即JPEG标准，选定ADCT作为静态图像压缩的标准化算法。该标准为保证通用性，包含以下两种方式：空间方式可逆编码空间方式对于基本系统和扩展系统来说，被称为独立功能。DCT方式非可逆编码，包含基本系统(必须保证的功能)和扩展系统(扩充功能)3基本系统是实现DCT编码与解码所需的最小功能集，大多数的应用系统只要用此标准，就能基本上满足要求。扩展系统是为了满足更为广阔领域的应用要求而设置的。44.1.2JPEG静态图像压缩算法1.基

2、于DPCM的无失真编码预测器熵编码器表说明无失真编码器源图像数据压缩图像数据图1无失真编码简化框图5基于DPCM的无失真编码优点是硬件易实现，重建图像质量好。缺点是压缩比太低，大约为2：1。6工作原理是对X的预测值X’，将X-X’进行无失真熵编码。对X’的求法见图给出的预测方式。cbax选择值预测选择值预测0123非预测abc4567a+b-ca+(b-c)/2b+(a-c)/2(a+b)/2(a)X邻域(b)预测方式图2预测器72.基于DCT的有失真压缩编码离散余弦变换量化处理DC系数的编码和AC系数的行程编码熵编码8图3基于DCT编码过程FDCT熵编码器表说明无失真编码器源图像

3、数据压缩图像数据量化器表说明88块（YUV每个分量）9图4解码过程熵解码器IDCT表说明解码器逆量化器表说明88块压缩图像数据恢复的图像数据10离散余弦变换(1)首先把原始图像顺序分割成8×8子块；(2)采样精度为P位(二进制)，把[0，2P-1]范围的无符号数变换成[-2P-1，2P-1]范围的有符号数，作为离散余弦正变换(FDCT)的输入；(3)在输出端经离散余弦逆变换(IDCT)后又得到一系列8×8子块，需将数值范围[-2P-1，2P-1]变换回[0，2P-1]来重构图像。11这里用的8×8FDCT的数学定义为：F(u，v)=(1/4)C(u)C(v)[∑x=07∑y=0

4、7f(x，y)·cos((2x+1)u/16)·cos((2y+1)v/16)]8×8IDCT的数学定义为：f(x，y)=(1/4)[∑u=07∑v=07C(u)C(v)F(u，v)·cos((2x+1)u/16)·cos((2y+1)v/16)]其中：C(u)，C(v)=1/√2当u，v=0C(u)，C(v)=1其他下面的编码针对FDCT输出的64个基信号的幅值(F(0，0)，…，F(7，7)称作DCT系数)来进行12量化处理量化是一个“多到一”的过程，失真原因关键是找最小量化失真的量化器，JPEG采用线性均匀量化器，定义为对64个DCT系数除以量化步长，然后四舍五

5、入取整：FQ(u，v)=IntegerRound[F(u，v)/Q(u，v)]Q(u，v)是量化器步长，它是量化表的元素。量化表元素随DCT系数的位置和彩色分量不同有不同的值，量化表尺寸为8×8与64个变换系数一一对应。这个量化表应由用户规定(JPEG给出参考值-见后面表格)，并作为编码器的一个输入。131611101624405161121214192658605514131624405769561417222951878062182237566810910377243555648110411392496478871031211201017292959811210010399表

6、1亮度量化表1417182447999999991821266699999999242656999999999947669999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999表2色度量化表15量化的作用是在一定主观保真度图像质量前提下，丢掉那些对视觉影响不大的信息，通过量化可调节数据压缩比。16DC系数的编码64个变换系数经量化后，坐标u=v=0的F(0，0)称DC系数(直流分量)，它即64个空域图像采样值的平均值。相邻8×8块之间DC系数有强相关性。JPEG对量化后的DC系数采用DP

7、CM编码，即对DIFF=DCi-DCi-1编码。…blocki-1blockiDCi-1DCiDC系数差分编码17AC系数的行程编码其余63个交流系数(AC)采用行程编码。从左上方AC0，1开始沿对角线方向“Z”字形扫描直到AC7，7扫描结束，这样可增加行程中连续0的个数。AC系数编码的码字用两个字节表示，如图所示：图5Z字形扫描18图6AC系数行程编码码字两个非0值间连续0的个数表示下一个非0值需要的bit数下一个非0实际值7430字节1字节2例子：对“…，3，0，