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视频图像压缩技术2

发布日期:2020-08-31 浏览量:279次
MPEG-1原理
MPEG-1原理将活动图像压缩到原来的1/100--1/200,音频信号压缩至6.5:1,总体的传递速度为1.5Mb/s,其图像信号的压缩原理主要采用了以下三个方面的技术。
1、压缩无关图像
电视图像是由一个个像素所组成的,而组成一幅图像的像素有的较亮,有的则较暗,同时由于像素太小,有的像素在人的正常视觉范围之内是看不到的,另外人们在观看影视节目时,其视线主要集中于某一特定的较突出的物体上,而其他一些不太重要的物体则忽略掉了,MPEG-1正是利用这些特点,对较亮像素的信号或突出物体的图像信号进行无压缩处理,使其图像较精细,而对于较暗的图像或无关紧要的图像信号进行压缩,这样就可以节省较多空间。
2、压缩相关背景
在活动的图像中有许多密切相关的图像,例如汽车行驶在田野上,背景是公路和树木,其中有的图像可以从前一幅播放的图像中推测出来,也就是说在活动的图像中背景的变化较小,利用这一特点,只对两幅图像的差值进行编码处理,这样就可以进一步节省空间。
3、采用补偿技术
采用运动图像补偿编码技术,即对于运动的图像以同一画面为基准进行编码,计算出其他运动画面的运动矢量预测及误差的大小,对运动画面中的部分信号进行编码插补,从而使运动的图像减少1/2的存储量。
4、音频信号处理
MPEG-1音频信号处理利用的是人耳的掩蔽效应,主要有以下两种方式。
(1)MPEG-1利用了人耳在强声音掩蔽下对较弱的声音听不到的特点,对于若声音不进行编码。
(2)对于人耳的听觉不敏感的声音频率信号,也不进行编码。
通过上述处理,MPEG-1实现了图像和音频信号的压缩。
MPEG-2原理
MPEG-2技术是在MPEG-1基础上发展起来的运动图像数据压缩编码标准,它属于标准画面模式,是每秒播放60帧图像,带有运动补偿和内插DCT技术,能够和MPEG-1相兼容,MPEG-2的层级划分见表4-3,该表分9个不同的层级组合,层是按压缩比排列的,High型压缩比最高,Simple型压缩比最低,级则为需要处理的图像分辨率,High级分辨率最高,Low级分辨率最低,SNR为图像信噪比可分级。

MPEG-2标准主要有3个部分
1、系统部分
系统部分主要有5个功能,即多个压缩码数据流解码时同步、多个压缩码数据流解码时交织、开始解码时缓冲预制和缓冲器连接控制及时间识别,它可以将一个或多个图像、声音及其他数据的基本码数据流组合成一个或多个基本码数据流,便于存储和传输。
2、视频系统
视频图像的编码主要采用了高效码率压缩技术,按照图像块进行运动补偿,消除时间冗余信息,运动补偿产生前图像的帧预测,用图像过去的帧和未来的帧进行因果内插预测,运动的向量为图像每16像数×16行区域而定,通过DCT技术消除空间的相关性,将图像运动的向量与DCT信息合并,用可变长度码进行编码,视频系统规定了图像的三种类型,一为帧内编码图像,即不采用基础图像编码产生图像,允许随机进入压缩数据序列进行解码,二为预测编码图像,即对运动图像的运动补偿预测得到的前帧图像进行编码,三为双内预测编码图像,即利用前后4幅图像作为基准进行运动补偿的预测编码。  (专业音响、会议室音响)
MPEG-2图像压缩的传输速率为4--15Mb/s,比MPEG-1的1.5Mbit/s传输速率高了许多,因此MPEG-2图像质量要比MPEG-1图像质量高得多。
MPEG-2与MPEG-1的区别
MPEG-2的音频系统与MPEG-1基本相同,视频标准在以下两个方面有明显区别。
1)输入速率不同   MPEG-1采用速率为1.5Mb/s的固定传输速率,MPEG-2传输速率推荐值为4-15Mbit/s,并未作出特别规定,其数据速率按画面质量自由选择,这就是VBR技术,MPEG-1的画面解像度为360×240,而MPEG-2画面的解像度为704×480。图4-2所示的是VBR可变速率与固定速率比较示意图。

2)场结构不同    因为MPEG-1采用逐行扫描,在一秒内只有30幅画面,在放送动态图像时就显得不顺畅,而MPEG-2采用隔行扫描,在一秒内有60场画面,与现行的电视广播相同,为了进行隔行扫描,要对大量的复杂动作进行预测,解码的难度相当大。
本文节选自音响工程设计与应用
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