13第13章MPEG电视

第13章MPEG电视第13章MPEG电视第13章MPEG电视2019/10/12213.1电视图像的数据率•13.1.1ITU-RBT.601标准数据率使用4:2:2的采样格式，亮度信号Y的采样频率选择为13.5MHz/s，而色差信号Cr和Cb的采样频率选择为6.75MHz/s，在传输数字电视信号通道上的数据传输率就达到为270Mb/s(兆比特/秒)第13章MPEG电视2019/10/123–即•亮度(Y):858样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈135兆比特/秒(NTSC)864样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈135兆比特/秒(PAL)•Cr(R-Y):429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(NTSC)429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(PAL)•Cb(B-Y):429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(NTSC)429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本≈68兆比特/秒(PAL)总计:27兆样本/秒×10比特/样本=270兆比特/秒第13章MPEG电视2019/10/124–实际上，•亮度(Y):–720×480×30×10≈104Mb/s(NTSC)–720×576×25×10≈104Mb/s(PAL)•色差(Cr，Cb):–2×360×480×30×10≈104Mb/s(NTSC)–2×360×576×25×10≈104Mb/s(PAL)•总计:～207Mb/s•13.1.2电视图像数据率的估算–数字电视转换成公用中分辨率格式CIF(CommonIntermediateFormat)：352×240×30×8×1.5≈30Mb/s(NTSC)352×288×25×8×1.5≈30Mb/s(PAL)–MPEG-1技术所能获得的压缩比：30/1.15≈26:1高清：1920*1080，1280*720，1600*1200，。。。。。。？？第13章MPEG电视2019/10/125•13.1.3电视图像数据率的估算–子采样使用4:2:0格式，每个样本的精度为8比特，数字电视信号的数据传输率就减小到124Mb/s，即720×480×30×8×1.5@124Mb/s(NTSC)720×576×25×8×1.5@124Mb/s(PAL)–压缩比为：124/4.1≈30:1。第13章MPEG电视2019/10/12613.2数据压缩算法•13.2.1简介–MPEG-Video图像压缩技术基本方法和方法可以归纳成两个要点：•①在空间方向上，图像数据压缩采用JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)压缩算法来去掉冗余信息。•②在时间方向上，图像数据压缩采用移动补偿(motioncompensation)算法来去掉冗余信息。第13章MPEG电视2019/10/127表13-1电视图像压缩利用的各种冗余信息种类内容目前用的主要方法统计空间冗余像素间的相关性变换编码，预测编码特性时间冗余时间方向上的相关性帧间预测，移动补偿图像构造冗余图像本身的构造轮廓编码，区域分割知识冗余收发两端对人物的共有认识基于知识的编码视觉冗余人的视觉特性非线性量化，位分配其他不确定性因素第13章MPEG电视2019/10/128图13-01MPEG专家组定义的三种图像帧内图像I(intra)预测图像P(predicted)双向预测图像B(bidirectionallyinterpolated)第13章MPEG电视2019/10/129•13.2.2帧内图像I的压缩编码算法图10-02帧内图像I的压缩编码算法框图第13章MPEG电视2019/10/1210•13.2.3预测图像P的压缩编码算法图13-03移动矢量的概念第13章MPEG电视2019/10/1211图13-04预测图像P的压缩编码算法框图第13章MPEG电视2019/10/1212图13-5移动矢量(motionvector)的算法框图第13章MPEG电视2019/10/1213–最佳匹配:•是指这两个宏块之间的差值最小。•通常以绝对值AE(absolutedifference)最小作为匹配判据，•以均方误差MSE(mean-squareerror)最小作为匹配判据，•以平均绝对帧差MAD(meanoftheabsoluteframedifference)最小作为匹配判据，•其中，dx和dy分别是参考宏块MRJ的移动矢量d(dx,dy)在X和Y方向上的矢量150150)16(|,),(),(|ijyxjidjdigjifAE2||2||2)16(,)],(),([1IiJjyxjidjdigjifJIMSE2||2||)16(|,),(),(|1IiJjyxjidjdigjifJIMAD第13章MPEG电视2019/10/1214–1.二维对数搜索法(2D-logarithmicsearch)第13章MPEG电视2019/10/1215–2.三步搜索法(three-stepsearch)第13章MPEG电视2019/10/1216–3.对偶搜索法(conjugatesearch)第13章MPEG电视2019/10/1217•13.2.4双向预测图像B的压缩编码算法第13章MPEG电视2019/10/1218•13.2.5电视图像的结构（GOP???）图13-10MPEG电视帧编排表13-2MPEG三种图像的压缩后的典型值(比特)图像类型IPB平均数据/帧MPEG-1CIF格式(1.15Mb/s)150000500002000038000MPEG-2601格式(4.00Mb/s)40000020000080000130000第13章MPEG电视2019/10/121912.3MPEG-2的配置和等级表13-03MPEG-2的配置配置(Profile)算法(Algorithms)High(高档)支持由空间分辨率可变配置(SpatialScalableProfile)提供的所有功能和其他规定功能•子采样各种：YUV4:2:2用于进一步提高图像质量Spatialscalable(空间分辨率可变)支持信噪比可变配置(SNRScalableProfile)提供的所有功能和空间分辨率可变(Spatialscalablecoding)算法(2层)•子采样格式：YUV：4:2:0SNRscalable(信噪比可变)支持基本配置(MainProfile)提供的所有功能和信噪比可变编码(SNRscalablecoding)算法(2层)•子采样格式：YUV：4:2:0Main(基本)非可变速率编码算法支持随机存取，B图像预测方式•子采样格式：YUV：4:2:0Simple(简化)除不支持基本配置(MainProfile)提供的B图像预测功能外，基本配置的其他所有功能都支持•子采样格式：YUV：4:2:0第13章MPEG电视2019/10/1220表13-04MPEG-2的等级等级(Level)参数(Parameters)说明HIGH(高级)1920samples/line1920样本/行1152lines/frame1152行/帧60frames/s60帧/秒80Mb/s80兆比特/秒HIGH1440(高级1440)1440samples/line1440样本/行1152lines/frame1152行/帧60frames/s60帧/秒60Mb/s60兆比特/秒MAIN(基本级)720samples/line720样本/行576lines/frame576行/帧30frames/s30帧/秒15Mb/s15兆比特/秒LOW(低级)352samples/line352样本/行288lines/frame288行/帧30frames/s30帧/秒4Mb/s4兆比特/秒第13章MPEG电视2019/10/1221表13-05MPEG-2配置等级和参数级Level＼Profile(等级＼配置)Simple(简化型)Main(基本型)SRNScalability(信噪比可变型)SpatialScalability(空间分辨率可变型)High(高档型)High(高级)4:2:01920×1152×6080Mb/sI,P,B4:2:0,4:2:21920×1152×6080Mb/sI,P,BHigh-1440(高级1440)4:2:01440×1152×6060Mb/sI,P,B4:2:01440×1152×6060Mb/sI,P,B4:2:0,4:2:21440×1152×6060Mb/sI,P,BMain(基本级)4:2:0720×576×3015Mb/sI,P4:2:0720×576×3015Mb/sI,P,B4:2:0720×576×3015Mb/sI,P,B4:2:0720×576×3020Mb/sI,P,BLow(低级)4:2:0352×288×304Mb/sI,P,B4:2:0352×288×304Mb/sI,P,B第13章MPEG电视2019/10/122213.4MPEG-4电视图像编码•13.4.1电视图像对象区的概念图13-11普通MPEG-4编码器和MPEG-4VLBV核心编码器第13章MPEG电视2019/10/1223•13.4.2电视图像编码方案图13-12电视图像序列中的I-VOP和P-VOP编码方式和宏块结构第13章MPEG电视2019/10/1224图13-13MPEG-4Video编码器的算法方框图第13章MPEG电视2019/10/1225图13-14MPEG-4电视序列编码举例第13章MPEG电视2019/10/1226•13.4.3电视图像分辨率可变编码图13-15VOP空间分辨率可变编码方法[第13章MPEG电视2019/10/122713.5HDTV格式图13-16数字电视格式第13章MPEG电视2019/10/1228表13-06电视扫描格式垂直方向行数水平方向像素长宽比图像速率1080192016:960P*60I*30P*24P*720128016:960P30P24P480704(720)16:9和4:360I60P30P24P4806404:360I60P30P24P