数字电视信源编码技术课件.ppt

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1、概述通过压缩编码技术来去除视频、音频、数据等原始信号的冗余信息，以实现码率压缩与带宽减小，使信号在各种传输信道中能够有效传输。1、数字电视信源编码的目的Copyright©2013.ShiPingCUC2、压缩的必要性电视信号数字化后：数码率高，数据量大。例如：4：2：2编码、8比特量化的SDTV信号，其数码率为216Mbps。若按每2bit构成一个周期，则传输这样一路数字电视信号需要有108MHz的通道带宽。4：2：2编码、8比特量化时，一帧SDTV图像的数据量约为8.6Mb，要记录10分钟的电

2、视节目就需要130Gb的存储器容量。综上所述，要实现数字电视信号的有效存储和传输，就需要采取措施降低其数据量和数码率Copyright©2013.ShiPingCUC3、压缩的可能性（以视频信号为例）视频压缩过程：去除图像中与信息无关或对图像质量影响不大的部分，即冗余部分。电视信号中存在很多这样的冗余部分，这就为压缩提供了可能性。视频信号的冗余性表现在以下几个方面：空间相关冗余时间相关冗余视觉冗余熵冗余Copyright©2013.ShiPingCUC空间相关冗余Copyright©2013.Sh

3、iPingCUC时间相关冗余（帧间相关冗余）t＝t1t＝t2Copyright©2013.ShiPingCUC人眼视觉冗余人眼视觉特性：对静止或缓慢运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力高对快速运动图像的灰度等级及图像细节的分辨力低观察大面积图像时，对灰度等级分辨力高，对细节分辨力低观察细节时，对灰度等级分辨力低，对细节分辨力高人眼接收综合信息的能力有限Copyright©2013.ShiPingCUC利用人眼的视觉特性对静止或缓慢运动图像：减小帧率在图像细节部分选择较高的取样频率和较低的量化比特数

4、在大面积像块区域选择较低的取样频率和较高的量化比特数对快速运动图像：提高帧率降低取样频率和量化比特数Copyright©2013.ShiPingCUC自信息量定义：指某个随机事件（或消息）发生后所提供的信息数量的多少任意随机事件的自信息量为该事件发生概率的倒数的对数。熵冗余Copyright©2013.ShiPingCUC信源熵（信源每个符号的平均信息量）：P(xi)是符号xi出现的概率平均码长（每个符号的平均编码长度）：熵冗余＝平均码长－信息熵li是符号xi的编码码长Copyright©2013

5、.ShiPingCUC例如：某一图像总共可出现4个灰度级，对每个灰度级进行二进制定长编码时，码长为2比特，即L＝2bit/符号。当每个灰度级出现的概率不相等时：设灰度级1～4的概率分别为1/8、3/8、3/8、1/8，熵冗余＝L–H＝2－1.81＝0.19bit/符号Copyright©2013.ShiPingCUC若采用变长编码方式，对概率大的符号赋予短码，对概率小的符号赋予长码，则可降低平均码长L熵冗余＝1.875－1.81＝0.065bit/符号例如，灰度级13/81灰度级23/801灰度级

6、31/8001灰度级41/8000所以，采用变长编码可降低信源熵冗余Copyright©2013.ShiPingCUCreturn视频压缩编码技术第一代视频编码技术（经典的视频编码技术）：以香农信息论为基础采用基于象素或象素块的方法来表征视频信息利用图像信号的统计特性来设计编码器未考虑事件本身的具体含义、重要程度及引起后果未充分考虑人眼视觉特性对编码图像的影响只能去除数据冗余－低层压缩1、视频压缩编码技术的研究进展变换编码：DCT+量化预测编码：MC帧间预测熵编码：VLCCopyright©201

7、3.ShiPingCUC第二代视频编码技术：突破了香农信息论的框架采用基于内容的方法来表征视频信息充分考虑人眼视觉特性及信源特性通过去除内容冗余来实现数据压缩基于对象的视频压缩－中层压缩基于语义的视频压缩－高层压缩分形编码分级编码模型基编码Copyright©2013.ShiPingCUC视频压缩编码用到的主要算法统计编码变换编码预测编码分析、综合编码霍夫曼编码游程编码算术编码字典编码DCT变换编码运动补偿预测编码子带编码分级编码分形编码模型基编码Copyright©2013.ShiPingCUC

8、2、视频压缩编码分类按无损压缩和有损压缩进行分类：无损压缩编码、有损压缩编码按信源模型进行分类：基于波形编码、基于内容编码按压缩编码原理进行分类：统计编码、预测编码、变换编码、矢量量化编码Copyright©2013.ShiPingCUC3、预测编码3.1预测编码的基本原理预测编码传送的不是实际像素值，而是实际值与其预测值之间的差值，即预测误差。像素的预测值由其在时间和空间上相邻的若干个像素的线性组合产生，它反映了在预测区域内各像素的共性部分，因此用像素的实际值减去其预测值就可基本