文档介绍：编码标准
目前主流的几种数字视频压缩编解码标准
JPEG
联合图片专家组(JPEG,Joint Photographic Experts Group)是作为国际标准化组织(ISO)ITT,国际电信联盟ITU的前身)的联合工作委员会于1987年成立的,于1988年成立JBIG(Joint Bi-level Image Experts Group),现在同属ISO/IEC JTC1/SC29 WG1(ITU-T SG8),专门致力于静止图片(still images)压缩。
JPEG已开发三个图像标准。第一个直接称为JPEG标准,正式名称叫“连续色调静止图像的数字压缩编码”(pression and Coding of Continuous-tone still Images), 1992年正式通过。
JPEG开发的第二个标准是JPEG-LS(ISO/IEC 14495, 1999)。JPEG-LS仍然是静止图像无损编码,能提供接近有损压缩压缩率。
JPEG 的最新标准是JPEG 2000(ISO/IEC 15444, 等同的ITU-),于1999年3月形成工作草案,2000年底成为正式标准(第一部分)。根据JPEG专家组的目标,该标准将不仅能提高对图像的压缩质量,尤其是低码率时的压缩质量,而且还将得到许多新功能,包括根据图像质量,视觉感受和分辨率进行渐进传输,对码流的随机存取和处理,开放结构,向下兼容等。
JPEG标准制定了四种工作模式:
(1)顺序的基于DCT(Sequential DCT-based )模式,由DCT(离散余
弦变换)系数的形成、量化和熵编码三步组成。从左到右,从上到下扫描信号,为每个图像编码。
(2)累进的基于DCT(Progressive DCT-based)模式,生成DCT系数和量化中的关键步骤与基本顺序编码解码器相同。主要的区别在于每个图像部件由多次扫描进行编码而不是仅一次扫描。每次继续的扫描都对图像作了改善,直到达到由量化表建立的图像质量为止。
(3)无损(Lossless)模式,独立于DCT处理,用来定义一种达到无损连续色调压缩的手段。预测器将采样区域组合起来并基于采样区域预测出邻系统区域。预测出的区域对照着每一区域的完全无损采样进行预测,同时通过Huffman 编码法或算术熵编码法对这一差别进行无损编码,对较好质量的复制通常可达到2:1的压缩率。
(4)分层(Hierarchical)模式,分层模式提供了一种可实现多种分辨率的手段。每个接续层次上的图像编码在水平或垂直方向上的分辨率都被降低二倍。它所传送的数据包括所支持的最低分辨率图像,以及用于解码恢复到原有的全分辨率图像所需的、分辨率以2的倍数递降的相邻图像的差分信息。
JPEG算法的平均压缩比为15:1 。当压缩比大于50倍时将可能出现方块效应。 JPEG的性能,用质量与比特率之比来衡量,是相当优越的,尤其是它的复杂度之低和使用时间之长,更是给人以深刻的影响。
基本JPEG的编码方法(也是最常用的)是顺序编码。首先,将图像分为8x8的像素块,按照从左到右,从上到下的光栅扫描方式进行排序。
DCT在8x8的像素块进行计算,再对64个DCT系数用均匀量化表进行标量量化。均匀量化表是依据心理听觉的实验( Lohscheller H.,
A subjectively adapted munication system, IEEE Trans. -32(
12): 1316-1322, 1984)得出的。这种均匀的标量量化表作为JPEG标准的可选部分提供。将DCT系数量化后,再按照“Z”字型方式将块中的系数排序,得到的比特流用行顺序编码生成中间的符号序列,然后这些符号经过Huffman编码用于传输或存储。
MPEG-1
MPEG-1是MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准。视频压缩算法于1990年定义完成。1992年底,MPEG-1正式被批准成为国际标准。MPEG-1是为CD光碟介质定制的的视频和音频压缩格式。。而MPEG-1采用了块方式的运动补偿、离散馀弦变换(DCT)、量化等技术,。MPEG-1随后被Video CD采用作为核心技术。MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR,信号质量相当,这也许是Video CD在发达国家未获成功的原因。运用
MPEG-1曾经是VCD的主要压缩标准,是目前实时视频压缩的主流,可适用于不同带宽的设备,如CD-ROM、Video-CD、CD-I。与M-JPEG技术相比较,在实时压缩、每帧数据量、处理速度上均有显著的提高。MPEG1可