数字视频技术-H标准

3.H.264标准
• 1.结构上设计了视频编码层（VCL）和网络抽象层 （NAL） • VCL用于提供高质量的视频编码，NAL提供在不同媒介 上的数据表现形式。 • 2. 采用了全向运动预测和帧内预测技术。 • 对于给定的图像宏块，首先根据其周围的宏块作出预测 值，再对这个预测值和实际值的差值进行编码，与直接 变换编码法相比，使编码效率大大提高。 • H.264的帧内预测是在空间域中进行的，而H.263+和 MPEG-4的帧内变换是在变换域中进行的
2.H.263标准
• H.263标准是一种低数据传输速率的视频压缩编码标准， 其压缩措施与H.261基本相同。 • 所谓基地数据传输速率视频编码技术是对编码后的数 据速率低于64kbit/s的各种编码方法的总称。 • H.263建议就是极低数据传输速率编码标准之一。视频 数据要能在公共模拟电话网上传输，其速率比较低。 • P84
3.H.264标准
• H.264的前身是由国际电信联盟ITU-T视频编码专家组 （VCEG）于1998年首先提出的， • 2001年起，ITU-T的VCEG与国际标准化组织ISO/IEC 的MPEG(动态图像专家组)共同组织了联合视频合作组 （JVT）， • 在H.261标准的基础上开发出新一代视频压缩编码标准 H.264， • 同时它将作为MPEG-4标准中的一个新的第10部分， • 它与MPEG-4中的第2部分的视频压缩编码标准相比， 有更优异的性能。
2.3 CCIR601,H.261, H.263,H.264,JPEG标准 简介2.3 CCIR601,H.261, H.263,H.264,JPEG 标准简介
CCIR601标准
• 1982年2月国际无线电咨询委员会(CCIR)第15次全会上， 通过了601号标准（ITU-RT.601标准），也称CCIR601 号建议： • 确定以分量编码为基础，即以图像亮度分量Y和两个色 差分量R-Y(Cr)、B-Y（Cb）为基础进行编码，作为电 视演播室数字编码（广播质量）的国际标准。 • 它使625行电视系统与525行电视系统相互兼容。
• MPEG是由国际标准化组织（ISO）和国际电工技术委 员会（IEC）联合组成的一个专家组简称，即“动态图 像专家组”，这个专家组研究并制定了相关国际标准， 作为图像、声音及多媒体、超媒体信息的编码规则。 • 1992年通过了MPEG-1标准，这就是闻名于世的 ISO/IEC11172-1建议书。1993年被确认为国际标准， 1994年又提出了MPEG-2标准，即ISO/IEC13818规范。 • MPEG-2是MPEG-1的进一步发展，广播级MPEG-2视 频压缩标准可向下兼容MPEG-1。
3.H.264标准
• 6.纠错编码使用了能削减编码量内容的自适应二进制算 法编码（CABAC）,并采用后端环路滤波器，以降低块 噪声技术
3.H.264特点
• 1.编码效率高，数据压缩比大。 • 2.编解码的复杂程度高 • 3.占用资源较多
3.H.264特点
• 1.编码效率高，数据压缩比大。 • 在相同图像质量的条件下，H.264的编码效率比MPEG2和H.263基本配置提高了49.2%，即提高了1倍多； • 比H.263CHC配置提高了25.4%，即提高了近4倍。 • 也就是说，图像的码率降低了，数据的压缩比大大提 高了。
H.264的意义
• H.264一经面试后，已引起许多广播公司、服务提供商 及消费类电子公司的关注。不少人认为， H.264是视频 压缩编码领域的一次革命，它对视频应用领域的影响 是十分巨大的。日后的硬盘录像机HDD和DVD录像机 的长时间录像也会采用H.264作为编码方式。 • 单面双层的DVD9光盘有8.5G容量，采用H.264规格可 存放2h的高清晰电视（HDTV）图像，这种方案被称 为HD-DVD9格式。
• 黑电平 • 定义图像数据为0时对应的信号电平，调节黑电平不影 响信号的放大倍数，而仅仅是对信号进行上下平移。 如果向上调节黑电平，图像将便暗，如果向下调节黑 电平图像将变亮。 • 白电平 • 白电平与黑电平对应，它定义的是当图像数据为255时 对应的信号电平，它与黑电平的差值从另一角度定义 了增益的大小，在相当多的应用中用户看不到白电平 调节，原因是白电平已在硬件电路中固定，比如HV系 列摄像机。
四、JPEG标准
• JPEG标准是一种静止图像数据压缩的国际标准，为英 文“联合图像专家组”之意，这是一个由ISO（国际标 准化组织）和IEC（国际电工技术委员会）两个机构联 合组成的专家组，负责研究并制定的静态图像数据压 缩编码标准。 • 作为一国际标准，适用范围很广，它既适用于静态灰 度图像的数据压缩，又适用于静态彩色图像的数据压 缩。
• 事实上，电视系统传输信号的过程中，如果要获得逼 真的图像重现质量，就要求从摄像到显像全过程的总 传输特性是线性的，即显像亮度与景物亮度成正比。 因此，把控制灰度的信号送给LED驱动电路之前对其 进行校正，称之为γ校正。在γ校正的过程中，还考虑 到人的视觉明亮度与物理亮度并不是成线性关系，使 输入输出信号在视觉上呈现线性关系，以保证LED彩 色屏重现电视画面的质量。
• 所谓自适应就是类似机考试题的出题方法一样，在你 答得好的情况下，题目会 越来越难，在你答得差的情 况下，题目会越来越容易，由系统自动完成。环路滤 波器 • 环路滤波器是具有以下两种作用的低通滤波器：在鉴 相器的输出端衰减高频误差分量，以提高抗干扰性能； 在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存储，并迅 速恢复信号。
四、JPEG标准
• JPEG标准包含由以下两种算法： • 1.一种是以离散余弦变换（DCT）为基础的有损压缩算 法。其压缩编码大致分为三个步骤: • A.使用离散余弦变换去除图像信号中的冗余数据； • B.以人眼心理学特征，使用加权函数对DCT的频率系 数进行量化； • C、使用霍夫曼可变字长编码器对量化后的频率系数进 行编码。
• CCIR601标准规定了彩色电视图像转换成数字图像应 使用的采样频率，非线性R’G’B’和YCrCb两个彩色空间 之间的转换关系等 • CCIR601标准已改名为ITU-RT.601标准，在美国成为 DI标准。
1. CCIR601标准的几项规定
（1）对于PAL制、NTSC值的电视系统，模拟视频信号 Y,R-Y,B-Y三分量的采样频率分别为13.5，6.75， 6.75MHZ. 这就是著名的4：2：2电视演播室数字编码的国际标 准。即Y,R-Y,B-Y信号分量被采样点数的比例为4：2： 2，也就是说每采4个Y信号点，同时采R-Y,B-Y信号 各两个点。 对于PAL制系统，每扫描行有效显示的Y,R-Y,B-Y信 号的样本数（像素）为720：360：360； 对于NTSC制系统，其样本数也为720：360：360。
1. CCIR601标准的几项规定
（2）每采样点采样值的线性量化比特数（分辨率）分为 两种，即用于演播室的定为10位二进制；用于电视 传输的定为8位二进制。
1983.9补充标准
• （1）规定被编码的Y,R-Y,B-Y信号是经过γ预校正的信 号； • （2）相应于量化等级的第0级和第225级的数据用于同 步，第1级至第254量化等级用于视频信号数据； • （3）为便于PAL制和NTSC制的转换，规定625行、50 场或525行、60场两种制式数字有效的亮度信号采样点 数均为720个，两色差信号的样点数均为360个。
3.H.264特点
• 2.编解码的复杂程度高 • H.264在编码复杂度上要比MPEG-4提高1个量级，在解 码复杂度上要比MPEG-4提高3倍多。与MPEG-2相比， 解码器的软硬件的复杂度几乎要高出几倍，但在超大 规模集成电路技术飞速发展的今天，实现起来已无问 题。
3.H.264特点
• 3.占用资源较多 • 在资源占用方面，H.264比MPEG-4高得多。
3.H.264标准
• 也称为MPEG-4Part10, MPEG-4AVC(高级视频编码) • 活动图像编码方式的国际标准 • 2003年7月有ITU正式批准，MPEG-2相比，同样的图 像质量下， H.264 的数据速率只有其1/2左右，压缩比 大大提高。 • 通常把H.264称作高级视频编码标准（AVC）
Baidu Nhomakorabea
1983.9补充标准
• 4：2：2标准被称为图像信号数字编码的主标准，它常 用于演播室的数字设备及其相互间的连接和国际节目 交流。 • 对于图像信号的信源编码及某些高质量视频信号有高 于4：2：2的编码标准，并且可以相互兼容，4：4：4， 采样频率均为13.5MHZ。 • 对于电子新闻采访设备和窄带视频传输设备的数据， 其要求应低于4：2：2，许多国家定为2：1：1，也就 是说采样频率为6.75，3.75，3.75MHZ，每行采样数为 360，180，180个
MPEG-1简介
3.H.264标准
• 5.采用新的图像类型。 • H.264中引入了两种新的图像类型，即SP图像和SI图像 • 前者类似于P帧图像，但它允许在参考图像不同的情况 下重构出相同的图像，这一特性能够实现信号码流切换、 快进、实时访问等功能； • SI图像与I帧类似，采用帧内编码，可以在不需要参考帧 的情况下完全相同的重构出另一幅SP图像。
2.H.261, H.263标准
• H.261标准也采用运动补偿、帧间预测等去除图像在时 间域的冗余度； • 然后用离散余弦变换（DCT）去除图像信息空间的冗 余度； • 最后用变字长的统计编码去除量化后的DCT系数中所 含的统计冗余度，达到数据压缩的目的。 （MPEG） • H.262 ，H.263， H.263+ • H.262与MPEG-2标准基本相同，它是一种较高质量的 图像数据编码压缩标准。
2.H.261, H.263标准
• 1. H.261标准
• 是由国际电报电话咨询委员会（CCITT）于1990年12 月完成和批准的。 • 该标准适用于电视电话（所用的电话网络为综合业务 数据网ISDN）和电视会议（规定数据速率为p*64kbit/s， p为正整数），作为图像业务的图像编解码，因而 H.261标准也简称为p*64标准。
3.H.264特点
• H.264也分为3个档次，即基本档次，主要档次和扩展 档次。 • 基本档次是该标准的简单版本，应用面较广； • 主要档次采用了多种提高图像质量和增大压缩比的算 法和技术，如更高压缩效率的算术编码等方法，并应 用了多项专利技术； • 扩展档次是压缩比更大、性能更好、算法更复杂的高 档次压缩编码方法。
四、JPEG标准
• 这种方法简单易行，方便可靠，在压缩比为25：1的情 况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非 图像专家已难于找出它们之间的区别。因此，这种压 缩编码方法应用甚广。
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• 2.采用以预测技术为基础的无损压缩算法，也称预测压 缩
第四节 MPEG-1简介
MPEG-1简介
2.H.261, H.263标准
• 对于图像清晰度要求不太高的面对面的电视电话，规 定其数据速率为64-128kbit/s; • 对图像清晰度要求较高的电视会议等，规定其数据速 率可>384kbit/s(6*64kbit/s),最高可达1920kbit/s。 • 通常窄带ISDN的最高传输率为1920kbit/s,次最高传输 速率也称其为通道容量。
3.H.264标准
• 3. 采用更精确的帧间预测技术。H.264标准编码效率的 提高在很大程度上源于帧间预测精确度的提升。 • 例如： • H.264中定义了7种不同大小和形状的图像块用于运动 估计，使预测效果更好； • H.264采用了1/4像素精确度的运动矢量
3.H.264标准
• 4.采用了近似于离散余弦变换（DCT）的基于整数的 4*4变换。 • 即使用了类似于DCT的整数变换，输出为DCT变换的 近似值。 • 由于变换系数为+/-1和+/-2，因此计算时仅需要移位和 相加操作，使运算量大为降低，使数据压缩量大为提 高。