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视频压缩标准的技术原理及其发展

时间:2008-11-11 00:00:00  来源:互联网  编辑:互联网
、数据、视像等信源数据有极强的相关性,也就是说有大量 的冗余信息。数据压缩可以将庞大数据中的冗余信息去掉(去除数据之间的相关性),保留相互独立的信息分量,因此,多媒体数据压缩是完全可以实现的。

    图像编码方法可分为两代:第一代是基于数据统计,去掉的是数据冗余,称为低层压缩编码方法;第二代是基于内容,去掉的是内容冗余,其中基于对象 (Object-Based)方法称为中层压缩编码方法,其中基于语义(Syntax-Based)方法称为高层压缩编码方法。

    基于内容压缩编码方法代表新一代的压缩方法,也是目前最活跃的领域,最早是由瑞典的Forchheimer提出的,随后日本的Harashima等人也展示了不少研究成果。

    2.2运动估计和补偿

    MPEG-4中提供了基于块的运动估计和补偿技术来有效地利用各个VOP中视频内容上的时间冗余。一般,运动估计和补偿可以看作针对任意形状图像序列的 块匹配技术的延伸。块匹配过程对于标准宏块使用;预测误差和用于预测的宏块运动向量一起被编码;高级运动补偿模式支撑重叠块运动补偿,可对8×8块运动向 量进行编码。为了使运动估计得到高编码效率,预测图像和被预测图像越相似越好,所以在运动估计之前要先进行补偿。在目标边界上的MB先用水平填补而后用垂 直填补,其余完全在VOP之外的MB用扩张填补。

    2.3纹理编码

    纹理指的是I-VOP图像和P/B-VOP经运动补偿后残留的图像信息。纹理一般在变换域进行压缩编码和熵编码。

    准正式编辑已经出版:静态图像压缩编码标准(JPEG);数字声像储存压缩编码标准(MPEG-1);通用视频图像压缩编码标准(MPEG-2)。

    随后,MPEG专家组于1999年2月正式公布了MPEG-4(ISO/IEC14496)V1.0版本。同年底MPEG-4V2.0版本亦告完成,且 于2000年年初正式成为国际标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内,旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具,从而 建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用普遍采用的统一数据格式,并根据不同的应用需求,现场配置解码器,开放的编码系统也可随时加入新的有效的算法 模块。为支撑对视频内容的访问,MPEG-4提出了“视频对象”的概念。

    目前,MPEG专家组又推出了专门支撑多媒体信息且基于 内容检索的编码方案MPEG-7及多媒体框架标准MPEG-21。另外,由ITU-T和MPEG联合开发的新标准H.264是最新的视频编码算法。为了降 低码率,获得尽可能更好图像质量,H.264标准汲取了MPEG-4的长处,具有更高的压缩比、更好的信道适应性,必将在数字视频的通信和存储领域得到广 泛的应用,其发展潜力不可限量。

    3MPEG-4的主要技术

    MPEG-4具有很多优点。它的压缩率可以超过100 倍,而仍保有极佳的音质和画质;它可利用最少的数据,获取最佳的图像质量,满足低码率应用的需求;它更适合于交互式AV服务及远程监控。为了满足各种应用 的需求,MPEG-4标准的使用范围相当庞大,具有广泛的适应性和可扩展性。

    3.1形状编码

    形状信息的获得首先要对图形进行分析和分割,把各个代表不同内容的目标分割后再用形状表示。形状信息通常用二值Alpha平面和灰度Alpha平面来表 示。二值Alpha平面可用临近信息进行算术编码(CAE);灰度Alpha平面可用运动补偿加DCT变换方式类似纹理编码一样进行编码。

    其中用于图像压缩的变换有离散Forier变换(DFT)、离散小波变换(DWT)、奇异值分解(SVD)、K-L变换、Walsh变换、 Hadamar

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