图像压缩编码标准
一个理想的图像压缩器应具备：重构图像失真率低、压缩比高以及设计编码器和解码器的计算复杂度低等。但实际中这些要求是互相冲突的，一个编码器好的设计是在这些要求中求得一个折中的方法。香农的信源编码理论是建立在平均的比特率和平均的失真率这一相互冲突的矛盾之上。
在比特率和失真率两者之间取得平衡可以用几种等价的方式定义：给定比特率R 的约束下，使失真D 最小；或给定失真值D 的约束下，使所需传输的比特率R 最小；或最小化拉格朗日函数D+kR ，不同的拉格朗日算子k 可以在比特率和失真率之间起着权衡作用。 1.1 图像信息率
一般静止灰度图像中每个像素用8bit 来表示，那么一副图像的平均信息率可以用下面的熵值来表示：
∑=-=L
i i i p p 1
2
log
u H ）（
其中i p 表示像素u 取i r 值的概率，i r 的取值范围为0~255。上式也成为零阶熵，因为它不考虑相邻像素之间的相关性。如果考虑当前像素的前一个像素的状态已知，就可以得到图像的第一阶熵：
∑
∑
==-=L
i i i i i i L
i p p p 1
222,122,11
11-k k )|(log u |u H ）（
其中2,1i i p =prob[k u =1i r ,1-k u =2i r ],1-k u 是k u 的前一个像素。1i p 和2i p 分别为k u ，1-k u 的条件概率。
根据香农的无噪声新源编码定理：在没有失真的情况下，一个熵为H 的信源可以用H+g 比特来表示，其中g 为任意小的正数，数据最大压缩率C 为：
H
n g
H n ≈+=
C
其中n 为原始数据的平均比特率，实际上计算这个最大的压缩率是不实际也是不可能的。对于一幅N*M 的数字图像，如果每个像素点用n 比特来表示，那么总的图像模式有nMN 2L =种可能，所以实际上是不可能计算出像素u 取i r 值的概率i p 。 1.2 香农的率失真理论
在实际情况中信道是存在噪声的，如果从信源发出的信息k u ，经过编、译码的组合，接受端得到的信息为i v ，这是由信道的噪声所造成的，我们定义信源经过编、译码的平均互信息量为： ∑
=
i
k i k i k i k i k v P u P v u P v u P v u ,)
()(),(log
),();(I
我们可以找到一个在一定允许的失真D 条件下最低的平均互信息量，这个平均互信息
量成为失真函数：
);(min )(R i k v u I D =
R(D)是在平均失真小于允许失真D 以内能够得到的编码的码率下届。
香农的信源编码定理为：一个具有率失真函数 R ( D ）的信源，若有平均失真 D ，并有两个任意小的正数σ与δ，则必存在一种信源编码、译码方法使信息率 R > R ( D ）+δ，而平均失真ÒD +≤D 。香农信源编码定理只说明了码率在一个界限以上编码的可能性，并没有给出具体的编码方案．图像也是一种信息，香农的信源编码理论对图像编码起着重要的指导作用。 1.3 哈夫曼编码
香农的无噪声信源编码只是指出存在一种无失真的编码，使得编码平均码长逼近熵值这个下限，但它并没有给出具体的编码方法。哈夫曼（Huffiman ）编码是一种利用信息符号
概率分布特性的变字长的编码方法，即对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码。
哈夫曼编码方法把信源符号按概率大小顺序排列，并设法按逆次序分配码字的长度。在分配码字长度时，首先将出现概率最小的两个符号的概率相加，合成一个概率；第二步把这个合成概率看成是一个新组合符号的概率，重复上述做法，直到最后只剩下两个符号的概率为止。完成以上概率相加顺序排列后，再反过来逐步向前进行编码，每一步有两个分支，各赋予一个二进制码，可以对概率大的编码赋予0，概率小的编码赋予1。反之，也可以对概率大的编码赋予 l ，概率小的编码赋予 0 。哈夫曼编码是一种前缀码，即一个码字不能成为另一个码字的前缀部分。
1.4游程编码
游程编码的主要思路是将一个连续相同值的串用一个代表值和串长来代替，以图像编码为例，可以定义沿特定方向上具有相同灰度值的相邻象元为一轮，其延续长度称之为延续的行程，简称为“游程”。游程终点位置由前一游程终点的相对距离确定，这样就可以由（灰度游程）串来表示图像数据。例如，若沿水平方向有一串 M 个象元具有相同的灰度 N ，则游程编码后，只传递两个值（ N , M ）就可以代替 M 个象元的 M 个灰度值N 。 游程编码分为定长游程编码和变长游程编码两种。定长游程编码是指编码的游程所使用的二进制位数固定。如果灰度连续相等的个数超过了固定二进制所能表示的最大值，则进行下一轮游程编码。变长游程变码是指对不同范围的游程使用不同位数的二进制位数进行编码。使用变长游程编码需要增加标志位来指明使用的二进制位数，因此也存在一定的问题。
游程编码一般不直接应用于多灰度图像，但比较适合于二值图像的编码，例如传真图像
的编码等。为了达到较好的压缩效果，有时游程编码和其他一些编码方法混合使用。例如，在JPEG 中，游程编码和DCT 及哈夫曼方法一起使用，对分块做完DCT 变换及量化后的频域图像数据作之字形扫描，然后做游程编码，对游程编码的结果再做哈夫曼编码。
常用图片文件格式 1、bmp格式——位图文件——几乎不压缩——占用磁盘空间过大 Windows操作系统中的标准图像文件格式，能够被多种Windows应用程序所支持。随着Windows操作系统的流行与丰富的Windows应用程序的开发，BMP位图格式理所当然地被广泛应用。这种格式的特点是包含的图像信息较丰富，几乎不进行压缩，但由此导致了它与生俱生来的缺点——占用磁盘空间过大。 2、jpg格式——国际标准图像压缩格式——有损压缩 JPEG是国际标准图像压缩格式，是用于连续色调静态图像压缩的一种标准，文件后缀名为，jpg或，jpeg，是最常用的图像文件格式。属于有损压缩格式，它能够将图像压缩在很小的储存空间，一定程度上会造成图像数据的损伤。尤其是使用过高的压缩比例，将使最终解压缩后恢复的图像质量降低，如果追求高品质图像，则不宜采用过高的压缩比例。 JPEG压缩技术十分先进，它可以用有损压缩方式去除冗余的图像数据，换句话说，就是可以用较少的磁盘空间得到较好的图像品质。而且JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，它允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压缩比越大，图像品质就越低；相反地，压缩比越小，图像品质就越高。同一幅图像，用JPEG格式存储的文件是其他类型文件的1/10~1/20，通常只有几十KB，质量损失较小，基本无法看出。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应用于互联网；它可减少图像的传输时间，支持24位真彩色；也普遍应用于需要连续色调的图像中。 3、png格式——无损压缩的位图格式——支持透明效果 png是一种采用无损压缩算法的位图格式，其设计目的是试图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性。PNG使用无损数据压缩算法，一般应用于JAVA程序、网页中，原因是它压缩比高，生成文件体积小。PNG可以为原图像定义256个透明层次，使得彩色图像的边缘能与任何背景平滑地融合，从而彻底地消除锯齿边缘。这种功能是GIF和JPEG没有的。 4、gif格式——图形交换格式——用于网络传输 比较适用于色彩较少的图片，比如卡通造型、公司标志等等。一种无损压缩的8位图像文件。大多用于网络传输上，速度要比传输其他格式的图像文件快，但不能用于存储真彩的图像文件。GIF是图形交换格式，用于以超文本标志语言方式显示索引彩色图像，在因特网和其他在线服务系统上得到广泛应用。GIF是一种公用的图像文件格式标准。 5、tif格式——扫描图像文件格式 TIFF图像文件是图形图像处理中常用的格式之一，其图像格式很复杂，但由于它对图像信息的存放灵活多变，可以支持很多色彩系统，而且独立于操作系统，因此得到了广泛应用。在各种地理信息系统、摄影测量与遥感等应用中，要求图像具有地理编码信息，例如图像所在的坐标系、比例尺、图像上点的坐标、经纬度、长度单位及角度单位等等。 6、ico格式——Windows的图标文件格式——软件标识——含有透明区域 Windows的图标文件格式的一种，可以存储单个图案、多尺寸、多色板的图标文件。图标是具有明确指代含义的计算机图形。其中桌面图标是软件标识，界面中的图标是功能标识。图标有一套标准的大小和属性格式，且通常是小尺寸的。图标含有透明区域，在透明区域内可以透出图标下的桌面背景。
JPEG2000图像压缩算法标准 摘要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。 关键词：JPEG2000；图像压缩；基本原理；感兴趣区域 引言 随着多媒体技术的不断运用，图像压缩要求更高的性能和新的特征。为了满足静止图像在特殊领域编码的需求，JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能，而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复，或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。 1.JPEG2000的基本介绍及优势 相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉，在我们日常所接触的图像中，绝大多数都是JPEG格式的。JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会，它制定出了第一套国际静态图像压缩标准：ISO 10918－1，俗称JPEG。由于相对于BMP等格式而言，品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多，无论是传送还是保存都非常方便，因此JPEG格式在推出后大受欢迎。随着网络的发展，JPEG的应用更加广泛，目前网站上80％的图像都采用JPEG格式。 但是，随着多媒体应用领域的快速增长，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求：网上JPEG图像只能一行一行地下载，直到全部下载完毕，才可以看到整个图像，如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理；JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大；JPEG格式属于有损压缩，当被压缩的图像上有大片近似颜色时，会出现马赛克现象；同样由于有损压缩的原因，许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。 JPEG2000是为21世纪准备的压缩标准，它采用改进的压缩技术来提供更高的解像度，其伸缩能力可以为一个文件提供从无损到有损的多种画质和解像选择。JPEG2000被认为是互联网和无线接入应用的理想影像编码解决方案。 “高压缩、低比特速率”是JPEG2000的目标。在压缩率相同的情况下，JPEG2000的信噪比将比JPEG提高30%左右。JPEG2000拥有5种层次的编码形式：彩色静态画面采用的JPEG 编码、2值图像采用的JBIG、低压缩率图像采用JPEGLS等，成为应对各种图像的通用编码方式。在编码算法上，JPEG2000采用离散小波变换（DWT）和bit plain算术编码（MQ coder）。此外，JPEG2000还能根据用户的线路速度以及利用方式(是在个人电脑上观看还是在PDA上观看)，以不同的分辨率及压缩率发送图像。 JPEG2000的制定始于1997年3月，但因为无法很快确定算法，因此耽误了不少时间，直到2000年 3 月，规定基本编码系统的最终协议草案才出台。目前JPEG2000已由ISO和
H.264与MPEG4区别 压缩方式是DVR的核心技术，压缩方式很大程度上决定着图像的质量、压缩比、传输效率、传输速度等性能，它是评价DVR性能优劣的重要一环。随着多媒体技术的发展，相继推出了许多压缩编码标准，目前主要有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263和MPEG等标准。 1、JPEG/M-JPEG ①、JPEG是一种静止图像的压缩标准，它是一种标准的帧内压缩编码方式。当硬件处理速度足够快时，JPEG能用于实时动图像的视频压缩。在画面变动较小的情况下能提供相当不错的图像质量，传输速度快，使用相当安全，缺点是数据量较大。 ②、M-JPEG源于JPEG压缩技术，是一种简单的帧内JPEG压缩，压缩图像质量较好，在画面变动情况下无马赛克，但是由于这种压缩本身技术限制，无法做到大比例压缩，录像时每小时约1-2GB 空间，网络传输时需要2M带宽，所以无论录像或网络发送传输，都将耗费大量的硬盘容量和带宽，不适合长时间连续录像的需求，不大实用于视频图像的网络传输。 2、H.261/H.263 ①、H.261标准通常称为P*64，H.261对全色彩、实时传输动图像可以达到较高的压缩比，算法由帧内压缩加前后帧间压缩编码组合而成，以提供视频压缩和解压缩的快速处理。由于在帧间压缩算法中只预测到后1帧，所以在延续时间上比较有优势，但图像质量难以做到很高的清晰度，无法实现大压缩比和变速率录像等。 ②、H.263的基本编码方法与H.261是相同的，均为混合编码方法，但H.263为适应极低码率的传输，在编码的各个环节上作了改进，如以省码字来提高编码图像的质量，此外，H.263还吸取了MPEG 的双向运动预测等措施，进一步提高帧间编码的预测精度，一般说，在低码率时，采用H.263只要一半的速率可获得和H.261相当的图像质量。 3、MPEG MPEG是压缩运动图像及其伴音的视音频编码标准，它采用了帧间压缩，仅存储连续帧之间有差别的地方，从而达到较大的压缩比。MPEG现有MPEG—1、MPEG—2和MPEG—4三个版本，以适应于不同带宽和图像质量的要求。 ①、MPEG—1的视频压缩算法依赖于两个基本技术，一是基于16*16（像素*行）块的运动补偿，二是基于变换域的压缩技术来减少空域冗余度，压缩比相比M-JPEG要高，对运动不激烈的视频信号可获得较好的图像质量，但当运动激烈时，图像会产生马赛克现象。MPEG-1以1.5Mbps的数据率传输视音频信号，MPEG-1在视频图像质量方面相当于VHS录像机的图像质量，视频录像的清晰度的彩色模式≥240TVL,两路立体声伴音的质量接近CD的声音质量。MPEG-1是前后帧多帧预测的压缩算法，具有很大的压缩灵活性，能变速率压缩视频，可视不同的录像环境，设置不同的压缩质量，从每小时80MB至400MB不等，但数据量和带宽还是比较大。 ②、MPEG-2它是获得更高分辨率（720*572）提供广播级的视音频编码标准。MPEG-2作为MPEG-1的兼容扩展，它支持隔行扫描的视频格式和许多高级性能包括支持多层次的可调视频编码，适合多种质量如多种速率和多种分辨率的场合。它适用于运动变化较大，要求图像质量很高的实时图像。对每秒30帧、720*572分辨率的视频信号进行压缩，数据率可达3-10Mbps。由于数据量太大，不适合长时间连续录像的需求。 ③、MPEG-4是为移动通信设备在Internet网实时传输视音频信号而制定的低速率、高压缩比的视音频编码标准。MPEG-4标准是面向对象的压缩方式，不是像MPEG-1和MPEG-2那样简单地将图像分为一些像块，而是根据图像的内容，其中的对象（物体、人物、背景）分离出来，分别进行帧内、帧间编码，并允许在不同的对象之间灵活分配码率，对重要的对象分配较多的字节，对次要的对象分配较少的字节，从而大大提高了压缩比，在较低的码率下获得较好的效果，MPEG-4支持MPEG-1、MPEG-2中大多数功能，提供不同的视频标准源格式、码率、帧频下矩形图形图像的有效编码。
H.264 百科名片 H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。 目录[隐藏] H.264基本概况 H.264算法的优势 H.264的发展历史 H.264的高级技术背景 H.264的特征和高级优势 H.264标准概述 H.264标准的主要特点 H.264标准的关键技术 H.264基本概况 H.264算法的优势 H.264的发展历史 H.264的高级技术背景 H.264的特征和高级优势 H.264标准概述 H.264标准的主要特点 H.264标准的关键技术 ?H.264的技术亮点 ?H264编码技术 ?H264层次构成 ?H.264解码 ?H.264的性能比较 ?H.264的错误恢复工具 ?H.264在移动中通应急图像传输中的应用 ?关于H.264的六个问题 ?国内H.264编解码器生产厂家 ?Intel G965支持H.264 [编辑本段]
H.264基本概况 随着HDTV的兴起，H.264这个规范频频出现在我们眼前，HD-DVD和蓝光DVD 均计划采用这一标准进行节目制作。而且自2005年下半年以来，无论是NVIDIA 还是ATI都把支持H.264硬件解码加速作为自己最值得夸耀的视频技术。 H.264到底是何方“神圣”呢？ H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联（ITU-T）”，它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是“国际标准化组织（ISO）”它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组（JVT）共同制定的新数字视频编码标准，所以它既是ITU-T的 H.264，又是ISO/IEC 的MPEG-4高级视频编码（Advanced Video Coding，AVC），而且它将成为MPEG-4标准的第10部分。因此，不论是MPEG-4 AVC、MPEG-4 Part 10，还是ISO/IEC 14496-10，都是指H.264。 H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1！H.264为什么有那么高的压缩比？低码率（Low Bit Rate）起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。 [编辑本段] H.264算法的优势 H.264是在MPEG-4技术的基础之上建立起来的，其编解码流程主要包括5个部分：帧间和帧内预测（Estimation）、变换（Transform）和反变换、量化（Quantization）和反量化、环路滤波（Loop Filter）、熵编码（Entropy Coding）。 H.264/MPEG-4 AVC（H.264）是1995年自MPEG-2视频压缩标准发布以后的最新、最有前途的视频压缩标准。H.264是由ITU-T和ISO/IEC的联合开发组共同开发的最新国际视频编码标准。通过该标准，在同等图象质量下的压缩效率比以前的标准提高了2倍以上，因此，H.264被普遍认为是最有影响力的行业标准。 [编辑本段] H.264的发展历史
mpeg编码标准三大部分 MPEG编码标准包括MPEG-视频、MPEG音频、视频音频同步三大部分。 拓展资料： MPEG格式，它的英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。 MPEG格式，它的英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息，说的更加明白一点就是MPEG 的压缩方法依据是相邻两幅画面绝大多数是相同的， 把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的(其最大压缩比可达到200:1)。目前MPEG格式有三个压缩标准，分别是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4，另外，MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。 MPEG－1：制定于1992年，它是针对1.5Mbps以下数据传输率的
数字存储媒体运动图像及其伴音编码而设计的国际标准。也就是我们通常所见到的VCD制作格式。使用MPEG-1的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影压缩到1.2GB左右大小。这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盘中的.dat文件等。 MPEG－2：制定于1994年，设计目标为高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。这种格式主要应用在DVD/SVCD的制作(压缩)方面，同时在一些HDTV(高清晰电视广播)和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。 使用MPEG-2的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影压缩到4到8GB的大小。这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的.vob文件等。 MPEG－4：制定于1998年，MPEG－4是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的，它可利用很窄的带度，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。 目前MPEG-4最有吸引力的地方在于它能够保存接近于DVD画质的小体积视频文件。另外，这种文件格式还包含了以前MPEG压缩标准所不具备的比特率的可伸缩性、动画精灵、交互性甚至版权保护
MPG是运动图像压缩算法的国际标准 目录 1 简介 2 标准 3 历史 4 常见谬误 5 全新压缩理念 MPG MPG又称MPEG（Moving Pictures Experts Group）即动态图像专家组，由国际标准化组织ISO(International Standards Organization)与IEC(International Electronic Committee)于1988年联合成立，专门致力于运动图像（MPEG视频）及其伴音编码（MPEG音频）标准化工作。 MPG - 简介 MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，现已被几乎所有的
计算机平台支持。它包括MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4。MPEG-1被广泛地应用在VCD（video compact disk）的制作，绝大多数的VCD采用MPEG-1格式压缩。MPEG-2应用在DVD（Digital Video/Versatile Disk）的制作方面、HDTV （高清晰电视广播）和一些高要求的视频编辑、处理方面。MPEG-4是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式 可以把一部120 min长的电影压缩到300 M左右的视频流，可供在网上观看。MPEG格式视频的文件扩展名通常是MPEG或MPG。 MPG - 标准 MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。该专家组建于1988年，专门负 责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。及后，他们成功将声音和影像的记录脱离了传统的模拟方式，建立了ISO/IEC1172压缩编码标准，并制定出MPEG-格式，令视听传播方面进入了数码化时代。因此，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由 ISO(International Organization for Standardization)所制定 而发布的视频、音频、数据的压缩标准。 MPEG标准的视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿 的帧间压缩编码技术以减小时间冗余度，利用DCT技术以
MPEG-2与H.264压缩标准 一、MPEG-2 MPEG-2标准是MPEG组织于1995年推出的针对数字视频广播、高清晰度电视和数字视盘等制定的4~9Mb/s运动图像及其伴音的编码标准，是对MPEG1标准进一步扩展和改进。MPEG-2是数字电视机顶盒与DVD等产品的基础，与MPEG1系统向下兼容，因此语法的最大特点在于兼容性好并可扩展。MPEG-2采用的核心技术是分块DCT与帧间运动补偿预测技术。 图1基于块的混合视频编码基本流程 MPEG-2视频允许数据速率高达100Mb/s，支持隔行扫描视频格式和许多高级性能。考虑到视频信号隔行和特点，MPEG-2专门设置了“按帧编码”和“按场编码”两种格式，并相应地对运动补偿和DCT方法进行了扩展，从而显著提高了压缩编码的效率。考虑到标准的通用性，增大了重要的参数值，允许有更大的画面格式，比特率和运动矢量长度。除此之外，MPEG-2视频压缩编码还进行了以下扩展： 1). 输入/输出图像彩色分量之比可以是4:2:0，4:2:2，4:4:4。 2). 输入/输出图像格式（分辨率）不限定。 3). 可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。 4). 在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，并可给出传输上不同等级的优先级。 5). 输出码率可以是恒定的也可以是变化的，以适应同步和异步传输。 MPEG-2还规定了分辨率从低到高的4级5类共11种单独的技术规范，如表所示：
二、 H.264 1. 标准的制定与发展 H.264/A VC 是最新的国际视频编码标准，它的制定过程最早是从1998年开始的。当时ITU-T 第16研究小组在对H.263不断改进的同时，还启动了另一个研究项目H.26L ，目标是制定一个编码效率比当时标准提高一倍的新标准。起初这个项目是由ITU-T 的视频编码专家组VCEG (Video Coding Expert Group)负责，随着标准中各项技术的提出和改进，在2001年12月ISO/IEC MPEG 也加入了进来，并与ITU-T VCEG 合作成立了联合视频专家组JVT （Joint Video Team ）共同来完成标准的制定工作。2003年3月，标准的最终草案公布并将H.26L 定名为H.264。由于该标准是由两个组织共同制定完成的，所以它分别被称为ITU-T 建议H.264和ISO/IEC 14496－ 10 A VC （MPEG-4 第10部分，先进视频编码）。正式标准于2003年5月发布并命名为H.264/A VC 。 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 图2 ITU-T 和ISO/IEC 现有视频编码标准的发展过程 在以往的视频编码标准中，为了实现压缩码流的网络传输专门制定了H.320及H.324等标准来满足视频编码的网络适应性。然而对于不同的通信系统，只有将网络适应性与视频编码紧密结合起来，才能获得最佳的传输性能。因此在H.264/A VC 的制定过程中充分考虑了标准的网络友好性，在逻辑上采用了分层设计（如图3所示）：一个规定视频编码算法的视频编码层(VCL , Video Coding Layer)和一个规定网络传输规范的网络抽象层(NAL, Network Abstraction Layer)。视频编码层主要负责视频数据的有效压缩；网络抽象层作为VCL 层和传输层的接口，负责VCL 数据的打包、图像和序列编码参数集的传输等，使压缩的数据能在不同网络传输。
当前几种主流高清编码方式和文件封装格式介绍 随着高清技术的逐渐普及，越来越多的节目都采用高清设备来制作。目前，像Avid、Sony、Panasonic、Thomson等主流厂家都有各自系列的高清设备，它们所采用的编码方式和文件的封装格式则各有不同。目前几种主流的高清编码方式有：由ITU-T和ISO/IEC联合开发的标准、由苹果公司开发的ProRes 422、由JPEG组织负责制定的JPEG 2000，以及由Avid公司开发的DNxHD等；主流的文件封装格式有TS、AVI、MKV、MOV等。下面就这几种主流的高清编码方式和文件封装格式做一个介绍。 一．编码方式 1. H.264 / AVC / MPEG-4 与MPEG-2格式和其他之前的格式相比，压缩效率更高。标准由国际电信联盟电信标准化部门〔ITU-T〕和国际标准化组织/国际电工委员会〔ISO/IEC〕共同研究发布，因此有两个名称，一个是沿用ITU-T组织的H.26×名称，叫“H.264”；另一个则是AVC〔Advanced Video Coding高级视频编码〕，这个标准也被归为MPEG-4的第10部分。 格式定位于覆盖整个视频应用领域，它将主要应用在具有高压缩率和分层次质量需求的方向。包括：低码率的无线应用、标准清晰度和高清晰度的电视广播应用、Internet上的视频流应用，传输高清晰度的DVD视频以及应用于数码相机的高质量视频应用等等。能以较低的数据速率传送基于联网协议〔IP〕的视频流，在视频质量、压缩效率和数据包恢复丧失等方面，超越了现有的MPEG-2、MPEG-4和H.26×视频通讯标准，更适合窄带传输。在极低码率〔32-128Kbps〕的情况下，与MPEG-4相比具有性能倍增效应，即：相同码率的媒体流和MPEG-4媒体流相比，拥有大约3个分贝的增益〔画质水平倍增〕。32Kbps的媒体流，其信噪比与128K的MPEG-4媒体流相近。即在同样的画面质量下，的码率仅仅为MPEG-4的四分之一。但是，在获得优越性能的同时，带来的是计算复杂度增加，例如分层设计、多帧参论、多模式运动估计、改进的帧内预测等，因此对硬件要求是最高的。 采用的核心技术有以下几个部分：帧间和帧内预测、变换〔和反变换〕、量化〔和反量化〕、环路滤波、熵编码。 帧间预测：的帧间预测是改进的运动估计。运动估计用来确定和消除存在于视频流中不同图片之间的时间冗余。当运动估计搜索是根据过去方向的图片，那么被编码的图片称为“P 帧图片”，当搜索是根据过去和将来两种方向的图片，那么被编码的图片被称为“B帧图片”。
图像压缩编码标准 一个理想的图像压缩器应具备：重构图像失真率低、压缩比高以及设计编码器和解码器的计算复杂度低等。但实际中这些要求是互相冲突的，一个编码器好的设计是在这些要求中求得一个折中的方法。香农的信源编码理论是建立在平均的比特率和平均的失真率这一相互冲突的矛盾之上。 在比特率和失真率两者之间取得平衡可以用几种等价的方式定义：给定比特率R 的约束下，使失真D 最小；或给定失真值D 的约束下，使所需传输的比特率R 最小；或最小化拉格朗日函数D+kR ，不同的拉格朗日算子k 可以在比特率和失真率之间起着权衡作用。 1.1 图像信息率 一般静止灰度图像中每个像素用8bit 来表示，那么一副图像的平均信息率可以用下面的熵值来表示： ∑=-=L i i i p p 1 2 log u H ）（ 其中i p 表示像素u 取i r 值的概率，i r 的取值范围为0~255。上式也成为零阶熵，因为它不考虑相邻像素之间的相关性。如果考虑当前像素的前一个像素的状态已知，就可以得到图像的第一阶熵： ∑ ∑ ==-=L i i i i i i L i p p p 1 222,122,11 11-k k )|(log u |u H ）（ 其中2,1i i p =prob[k u =1i r ,1-k u =2i r ],1-k u 是k u 的前一个像素。1i p 和2i p 分别为k u ，1-k u 的条件概率。 根据香农的无噪声新源编码定理：在没有失真的情况下，一个熵为H 的信源可以用H+g 比特来表示，其中g 为任意小的正数，数据最大压缩率C 为： H n g H n ≈+= C 其中n 为原始数据的平均比特率，实际上计算这个最大的压缩率是不实际也是不可能的。对于一幅N*M 的数字图像，如果每个像素点用n 比特来表示，那么总的图像模式有nMN 2L =种可能，所以实际上是不可能计算出像素u 取i r 值的概率i p 。 1.2 香农的率失真理论 在实际情况中信道是存在噪声的，如果从信源发出的信息k u ，经过编、译码的组合，接受端得到的信息为i v ，这是由信道的噪声所造成的，我们定义信源经过编、译码的平均互信息量为： ∑ = i k i k i k i k i k v P u P v u P v u P v u ,) ()(),(log ),();(I 我们可以找到一个在一定允许的失真D 条件下最低的平均互信息量，这个平均互信息
图像/视频压缩国际标准与特点 通过近一个月对专业概论课程的学习，我对图像与视频的压缩有了初步的了解。以下是我结合老师课程内容与课外资料整理的图像/视频压缩国际标准与特点相关报告： 一、JPEG（Joint Photographic Expert Group） （一）全称Joint Photographic Experts Group《联合图像专家小组》，是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会。它制定出了第一套国标静态图像压缩标准：ISO 10918-1。 JPEG是ISO/IEC联合图像专家组制定的静止图像压缩标准，是适用于连续色调（包括灰度和彩色）静止图像压缩算法的国际标准。JPEG格式是目前网络上最流行的图像格式，是可以把文件压缩到最小的格式，即使采用细节几乎无损的10 级质量保存时，压缩比也可达 5：1。以BMP格式保存时得到4．28MB图像文件，在采用JPG格式保存时，其文件仅为178KB，压缩比达到24：1。经过多次比较，采用第8级压缩为存储空间与图像质量兼得的最佳方式。 JPEG格式又可分为标准JPEG、渐进式JPEG及JPEG2000三种格式: 1. 标准JPEG格式：此类型图档在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。 2. 渐进式JPEG格式：渐进式JPG为标准JPG的改良格式，可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容，而且存成渐进式JPG格式的档案比存成标准JPG 格式的档案要来得小，所以如果要在网页上使用图片，可以多用这种格式。 JPEC算法共有4种运行模式，其中一种是基于空间预测（DPCM）的无损压缩算法，另外3种是基于DCT的有损压缩算法。 （二）特点分析： 优点：摄影作品或写实作品支持高级压缩。 利用可变的压缩比可以控制文件大小。 支持交错（对于渐近式JPEG文件）。 广泛支持Internet标准。 缺点：有损耗压缩会使原始图片数据质量下降。 当编辑和重新保存JPEG文件时，JPEG会混合原始图片数据的质量下降。这种下降是累积性的。JPEG不适用于所含颜色很少、具有大块颜色相近的区域或亮度差异十分明显的较简单的图片。 二、JPEG-2000 （一）与以往的JPEG标准相比，JPEG-2000压缩率比JPEG高约30%，它有许多原先的标准所不可比拟的优点。JPEG-2000与传统JPEG最大的不同，在于它放弃了JPEG所采用的以DCT变换为主的分块编码方式，而改为以小波变换为主的多分辨率编码方式。首先，JPEG-2000能实现无损压缩（lossless compression）。在实际应用中，有一些重要的图像，如卫星遥感图像、医学图像、文物照片等，通常需要进行无损压缩。对图像进行无损编码的经典方法——预测法已经发展成熟，并作为一个标准写入了JPEG-2000中。 JPEG-2000还有一个很好的优点就是误码鲁棒性（robustness to bit error）好。因此使用JPEG-2000的系统稳定性好，运行平稳，抗干扰性好，易于操作。 JPEG-2000能实现渐进运输（progressive transmission），这是JPEG-2000的一个极其重要的特征。它可以先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，以满足用户的需要，这在网络传输中具有非常重大的意义。使用JPEG-2000下载一个图片，用户可先看到这个图片的轮廓或缩影，然后再决定是否下载。而且，下载时可以根据用户需要和带宽来决定下载图像
计算机常用的编码 一、字符编码 字符编码是用于将字符集（如英文字母、数字、标点符号等）转换为计算机可以理解的二进制数的一种方式。以下是几种常见的字符编码： 1.ASCII码：ASCII码是用于将字符集转换为二进制数的标准编码方式。它包 含了128个不同的字符，每个字符由7位二进制数表示。 2.Unicode：Unicode是一种国际化的字符编码标准，它包含了世界上几乎 所有语言的字符。每个Unicode字符由16位二进制数表示。 3.GB2312和GBK：GB2312是中国国家强制标准，包含了6000多个常用汉 字和英文符号。GBK是在GB2312基础上扩展的，包含了更多的汉字和符号。 4.UTF-8：UTF-8是一种可变长度的字符编码，它能够表示任何Unicode字 符。UTF-8编码的每个字符由1到4个字节表示，对于英文字母和数字，UTF-8编码与ASCII码相同。 二、数值编码 数值编码是用于将数值转换为二进制数的一种方式。以下是几种常见的数值编码： 1.二进制：二进制是最简单的数值编码方式，只有0和1两种状态。 2.十进制：十进制是我们日常使用的数值编码方式，它有0到9共10个数 字。 3.十六进制：十六进制是一种简化的数值编码方式，它有0到9和A到F共 16个数字。在计算机科学中，十六进制常用于表示二进制数的简写方式。 三、图像编码 图像编码是将图像数据转换为二进制数的一种方式。以下是几种常见的图像编码： 1.JPEG：JPEG是一种常用的图像压缩标准，它采用有损压缩算法，能够在保 证图像质量的前提下，大大减少图像数据的存储空间。
2.PNG：PNG是一种无损压缩的图像格式，它能够保留原始图像的所有信息， 并且在压缩后不失真。PNG广泛应用于网页设计、软件界面设计等领域。3.GIF：GIF是一种基于LZW算法的压缩图像格式，它可以支持动态图像和 透明背景。GIF广泛应用于网页中的动画、图标等设计。 四、音频编码 音频编码是将音频数据转换为二进制数的一种方式。以下是几种常见的音频编码： 1.MP3：MP3是一种常用的音频压缩格式，它采用MPEG-1标准进行压缩， 能够在保证音质的前提下大大减少音频数据的存储空间。 2.WAV：WAV是一种无损压缩的音频格式，它能够保留原始音频的所有信 息，并且在解压缩后不失真。WAV广泛应用于音频编辑、录音等领域。 3.AAC：AAC是一种高效的音频压缩格式，它被广泛用于数字音频广播、流 媒体服务等领域。AAC采用了先进的音频编码技术，能够在保证音质的前提下大大减少音频数据的存储空间。 五、视频编码 视频编码是将视频数据（包括图像和音频）转换为二进制数的一种方式。以下是几种常见的视频编码： 1.MPEG：MPEG（Moving Picture Experts Group）是一种广泛使用的视 频压缩标准，它包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4等不同版本。MPEG 采用有损压缩算法，能够在保证视频质量的前提下大大减少视频数据的存储空间。
JPEG是图像压缩编码标准 JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种常见的图像压缩编码标准，它 是一种无损压缩技术，可以有效地减小图像文件的大小，同时保持图像的高质量。JPEG压缩技术广泛应用于数字摄影、网页设计、打印和传真等领域，成为了图像 处理中不可或缺的一部分。 JPEG压缩编码标准的原理是基于人眼对图像细节的感知特性，通过去除图像 中的冗余信息和不可见细节，从而实现图像的压缩。在JPEG压缩中，图像被分割 成8x8像素的块，然后对每个块进行离散余弦变换（DCT），将图像从空间域转换到频域。接着，对DCT系数进行量化和编码，最后使用熵编码对图像进行压缩。 这样的压缩方式可以显著减小图像文件的大小，同时保持图像的视觉质量。 JPEG压缩标准的优点之一是可以根据需要选择不同的压缩比，从而在图像质 量和文件大小之间取得平衡。在数字摄影中，用户可以根据拍摄场景和要求选择不同的压缩比，以满足对图像质量和文件大小的需求。此外，JPEG格式的图像可以 在不同的设备和平台上进行广泛的应用和共享，具有很好的兼容性。 然而，JPEG压缩也存在一些缺点。由于JPEG是一种有损压缩技术，因此在高压缩比下会出现明显的失真和伪影。特别是在连续的编辑和保存过程中，图像的质量会逐渐下降，出现“JPEG失真”。因此，在图像处理中需要注意选择合适的压 缩比，避免过度压缩导致图像质量下降。 另外，JPEG格式不支持透明度和动画等高级特性，对于一些特殊的图像处理 需求可能不够灵活。在这种情况下，可以考虑使用其他图像格式，如PNG和GIF，来满足特定的需求。 总的来说，JPEG作为一种图像压缩编码标准，具有广泛的应用和重要的意义。它在数字摄影、网页设计、打印和传真等领域发挥着重要作用，为图像处理和传输提供了有效的解决方案。然而，在使用JPEG格式进行图像处理时，需要注意选择
H.264 HP与H.264 MP有什么区别 H.264有四种画质级别，分别是BP、EP、MP、HP，想要说明H.264 HP与H.264 MP的区别就要讲到H.264的技术发展了 H.264 视频编码技术在视频采集、后期制作等网络视频服务领域的应用，在有限的带宽资源下进一步提高图像质量。H.264有四种画质级别，分别是BP、EP、MP、HP，想要说明H.264 HP与H.264 MP的区别就要讲到H.264的技术发展了 H.264/AVC是由ITU-TVCEG与ISO/IECMPEG组成的联合专家行动组JVT共同制定并于2003年5月发布的视频编解码标准，在ITU-T体系内被称为H.264，在ISO/IEC体系内被称为MPEG4part10-AVC，所以通常被称为H.264/AVC或简称H.264。 H.264 视频编码国际标准的技术发展 H.264 是由ITU-T 的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC 的MPEG(活动图像编码专家组)联合组建的联合视频组(JVT：joint video team)提出的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T 的H.264，又是ISO/IEC 的MPEG-4 的第10 部分。 H.264标准从1998 年1 月份开始草案征集，1999年9月，完成第一个草案，2001年5月制定了其测试模式TML-8，2002年6月的JVT第5次会议通过了H.264的FCD板。到2003 年7 月，整套H.264 (ISO/IEC 14496-10)规范定稿。2005年1 月，MPEG 组织正式发布了H.264 验证报告，从各个方面论证了H.264 的可用性以及各种工具集的效果，从标准的角度，印证H.264 的成熟性。 从标准制定到颁布，H.264 一直是ITU、MPEG、DVD、DVB、3GPP 等工业化组织共同推进的视频编码国际标准。 其实国内业界通常所说的MPEG-4 是MPEG-4 的第2 部分。国内普遍采用的MPEG-4 编码技术在3Mbps 的带宽下尚达不到标清的图像质量，而H.264 编码技术可以在2M 带宽下提供要求的图像效果。因而运营商希望引入更先进的H.264 编码技术，在有限的带宽资源下进一步提高图像质量。
多媒体技术及应用 JPEG图像压缩算法及其实现 罗群书 0411102班 2011211684
一、JEPG压缩算法（标准） (一)JPEG压缩标准 JPEG(Joint Photographic Experts Group)是一个由ISO/IEC JTC1/SC2/WG8和CCITT VIII/NIC于1986年底联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准。迄今为止，该组织已经指定了3个静止图像编码标准，分别为JPEG、JPEG-LS和JPEG2000。这个专家组于1991年前后指定完毕第一个静止图像压缩标准JPEG标准，并且成为国际上通用的标准。JPEG标准是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。 JPEG专家组开发了两种基本的静止图像压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用无损压缩算法时，其压缩比比较低，但可保证图像不失真。使用有损压缩算法时，其算法实现较为复杂，但其压缩比大，按25：1压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。 JPEG有4种工作模式，分别为顺序编码，渐近编码，无失真编码和分层编码，他们有各自的应用场合，其中基于顺序编码工作模式的JPEG压缩系统也称为基本系统，该系统采用单遍扫描完成一个图像分量的编码，扫描次序从左到右、从上到下，基本系统要求图像像素的各个色彩分量都是8bit，并可通过量化线性地改变DCT系统的量化结果来调整图像质量和压缩比。下面介绍图像压缩采用基于DCT的顺序模式有损压缩算法，该算法下的JPEG压缩为基本系统。 (二)JPEG压缩基本系统编码器 JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特性，将量化和无损压缩编码相结合来去掉视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息。基于基本系统的JPEG压缩编码器框图如图1所示，该编码器是对单个图像分量的处理，对于多个分量的图像，则首先应将图像多分量按照一定顺序和比例组成若干个最小压缩单元（MCU），然后同样按该编码器对每个MCU各个分量进行独立编码处理，最终图像压缩数据将由多个MCU压缩数据组成。 图1 JPEG压缩编码器结构框图
图像压缩编码的方法概述 摘要：在图像压缩的领域，存在各种各样的压缩方法。不同的压缩编码方法在压缩比、压缩速度等方面各不相同。本文从压缩方法分类、压缩原理等方面分析了人工神经网络压缩、正交变换等压缩编码方法的实现与效果。 关键词：图像压缩；编码；方法 图像压缩编码一般可以大致分为三个步骤。输入的原始图像首先需要经过映射变换，之后还需经过量化器以与熵编码器的处理最终成为码流输出。 一、图像压缩方法的分类 1.按照原始信息和压缩解码后的信息的相近程度分为以下两类：（1）无失真编码又称无损编码。它要求经过编解码处理后恢复出的图像和原图完全一样，编码过程不丢失任何信息。如果对已量化的信号进行编码，必须注意到量化所产生的失真是不可逆的。所以我们这里所说的无失真是对已量化的信号而言的。特点在于信息无失真，但压缩比有限。（2）限失真编码中会损失部分信息，但此种方法以忽略人的视觉不敏感的次要信息的方法来得到高的压缩比。图像的失真怎么度量，至今没有一个很好的评判标准。在由人眼主观判读的情况下，唯有人眼是对图像质量的最有利评判者。
但是人眼视觉机理到现在为止仍为被完全掌握，所以我们很难得到一个和主观评价十分相符的客观标准。目前用的最多的仍是均方误差。这个失真度量标准并不好，之所以广泛应用，是因为方便。 2.按照图像压缩的方法原理可分为以下三类：（1）在图像编码过程中映射变换模块所做的工作是对编码图像进行 预测，之后将预测差输出供量化编码，而在承受端将量化的预测差与预测值相加以恢复原图，则这种编码方法称为预测编码。预测编码中，我们只对新的信息进行编码。并且是利用去除邻近像素之间的相关性和冗余性的方法来达到压缩 的目的。（2）若压缩编码中的映射变换模块用某种形式的正交变换来代替，则我们把这种方式的编码方法称为变换编码。在变换编码中常用的变换方法有很多，我们主要用到的有离散余弦变换（DCT），离散傅立叶变换（DFT）和离散小波变换（DWT）等。（3）混合编码，LZW算法以与近些年来的一些新的压缩编码方法，最主要的有分形编码算法、小波变换压缩算法、基于模型的压缩算法等。 3.按照压缩对象来分，我们可将图像压缩方法分为静止图像压缩和运动图像压缩。它们所采用的压缩编码标准有所不同，对于静止图像压缩而言，采用的是JPEG、JPEG2000 标准；而对运动的图像进行压缩时，我们则采用的是H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。