信源壓縮編碼必要性課件

現(xiàn)代電視技術(shù)

湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學(xué)院新聞與傳播學(xué)院李煥英

數(shù)字視頻壓縮編碼概述一、壓縮的必要性以4：2：2信號(hào)格式為例，采用10比特編碼，標(biāo)清信號(hào)的比特率達(dá)到270Mbit/s，因此要求信道提供135MHz的帶寬。信號(hào)的存儲(chǔ)困難，一個(gè)1GB容量的光盤(pán)，僅能存約半分鐘的標(biāo)清電視數(shù)據(jù)。

HDTV系統(tǒng)中，一幀畫(huà)面1280×720點(diǎn)，24bit真彩色，60幀/s，每秒數(shù)據(jù)量:1280×720×3×60=166MB=1.3Gb

目前數(shù)字傳輸能力，6MHz帶寬，只有30Mb/s的傳輸速率，需要壓縮比:1330/20=44.4結(jié)論：

1）如果不降低數(shù)字電視數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)碼率，就無(wú)法在普通的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備有效地存儲(chǔ)數(shù)字電視信號(hào)；

2）無(wú)法在適當(dāng)?shù)男诺缼拑?nèi)有效地傳輸數(shù)字電視信號(hào)；

因此，要想降低數(shù)字電視的數(shù)據(jù)量和碼率，就需要對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行壓縮。將對(duì)數(shù)字電視信號(hào)進(jìn)行壓縮的過(guò)程稱為信源編碼。二、壓縮的可能性圖像數(shù)據(jù)的壓縮機(jī)理來(lái)自兩個(gè)方面：一是利用圖像中存在大量冗余度；二是利用人眼的視覺(jué)特性帶來(lái)的數(shù)據(jù)冗余。1．圖像數(shù)據(jù)的冗余度（幀內(nèi)和幀間）(1)空間冗余在一幅圖像中規(guī)則的物體和規(guī)則的背景都具有很強(qiáng)的相關(guān)性。例1靜止圖像信息的冗余

（相鄰像素間的空間冗余）例2活動(dòng)圖像信息的冗余（相鄰幀間）圖像序列中不同幀之間存在相關(guān)性引起的時(shí)間冗余(2)時(shí)間冗余帆船在畫(huà)面中航行，前后兩幀圖像中只是帆船向前行駛了一段路程，背景基本不變，帆船也是時(shí)間相關(guān)的

2.知覺(jué)冗余：知覺(jué)冗余是指那些處于人們聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)分辨力以下的視音頻信號(hào)，若在編碼時(shí)舍去這種信號(hào)，雖然產(chǎn)生一定失真，但并不能為人所感知。

視覺(jué)冗余

人眼的視覺(jué)效果是圖像質(zhì)量的最直接也是最終的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于人眼難以識(shí)別的數(shù)據(jù)或?qū)σ曈X(jué)效果影響甚微的數(shù)據(jù)，都可認(rèn)為是多余的數(shù)據(jù)，可以省去。這些多余部分就是視覺(jué)冗余。4bit量化8bit量化空間分辨力

空間分辨力是指對(duì)一幅圖像相鄰像素的灰度和細(xì)節(jié)的分辨力，視覺(jué)對(duì)于不同圖像內(nèi)容的分辨力不同。對(duì)于靜止圖象，視覺(jué)具有較高的空間分辨力。對(duì)于活動(dòng)圖象，視覺(jué)具有較低的空間分辨力，且隨著運(yùn)動(dòng)速度的提高而迅速下降。數(shù)據(jù)壓縮編碼方法的分類根據(jù)解壓重建后的圖像和原始圖像之間是否有誤差，可以分成兩類。

無(wú)損壓縮編碼（可逆壓縮編碼(ReversibleCoding)）原始數(shù)據(jù)可完全從壓縮數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來(lái)，即在壓縮和解壓縮過(guò)程中沒(méi)有信息損失。壓縮比2:1左右。

有損壓縮編碼(不可逆壓縮編碼(Non-ReversibleCoding))

原始數(shù)據(jù)不能完全從壓縮數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來(lái)，即恢復(fù)數(shù)據(jù)只是在某種失真度下的近似。如果視覺(jué)上能夠接受甚至覺(jué)察不出質(zhì)量的降低，則這種壓縮就是可行的