图像与视频压缩原理(课堂PPT).ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,数字视频技术,-,图像与视频压缩技术,数字视频技术,1,视频压缩技术的重要性,High-Definition Television(HDTV),1920 x1080,30 frames per second(full motion),8 bits for each three primary colors(RGB),Total 1.5 Gb/sec!,Cable TV:each cable channel is 6 MHz,Max data rate of 19.2 Mb/sec,Reduced to 18 Mb/sec w/audio+control,Compression rate must be 80:1!,2,图像和视频压缩的本质,空间冗余信息,时间冗余信息,3,图像压缩方法举例,隔行扫描,颜色信号的变换,基于视觉特点来抑制高频率部,熵编码,小波变换,4,图像压缩基本原理,-JPEG,压缩标准,5,图像压缩基本原理,-JPEG,压缩标准,Zig-Zag Scan,Run-length coding,Quantization,major reduction,controls quality,“Intra-Frame,Encoded”,6,图像压缩基本原理,-DCT,变换,图像的高频部分对画质影响是不明显的，而低频则比较明显,越往右下方，频率越高，这样的图像越难以辨认,图像高频部分确实主要保存图像的轮廓、纹理,7,图像压缩基本原理,-,量化,量化：将,64,个,DCT,系数除以对应的量化步长，然后四舍五入求出整数值,量化步长是人为规定的，那么怎么去定这个值呢，实际上，在,JPEG,基本算法中给出了一套量化表，这些表是经过广泛实验后计算得出,左上频率最低，向右下递增，所以量化步长的总体规律也是这样递增，即对频率越高的部分设定更大的量化步长，进行更大程度的压缩,颜色深度代表了步长,8,视频压缩基本原理,-ZIGZAG,扫描,9,视频压缩基本原理,-,游程编码,经过,Zigzag,扫描后，得到的是一个一元数组，然后对数组进行游程编码。,假设一个数组4,0,3,0,0,2,0,6,0,0,7，我们用一个（run,level）来表示，level表示非0数，run表示这个非零数前0的个数。这样上面的数组就变为：(0,4)(1,3)(2,2)(1,6)(2,7)。,特别的，需要注意(0，0)和(15，0)两个特殊情况，(0，0)表示块结束标志EOB(End Of Block)，(15，0)表示ZRL，就是连续16个0时用ZRL表示。,10,视频压缩基本原理,Huffman Encoding,出现概率大的，用短码；,出现概率小的，用长码。,11,视频压缩基本原理,Huffman Encoding,在JPEG中，DCT将图像压缩为88 的小块，然后依次放入文件中，这种算法靠丢弃频率信息实现压缩，因而图像的压缩率越高，频率信息被丢弃的越多。在极端情况下，JPEG图像只保留了反映图像外貌的基本信息，精细的图像细节都损失了，这样块状失真就很明显。而离散小波的粗略边缘可以消除DCT压缩普遍具有的方块效应。,12,视频压缩基本原理,小波变换,每一幅,LLX,图像都是上一级,LL(X-1),的子图,例如，,LL3,的数据加上,LH3,、,HL3,、,HH3,就能得到,LL2,，,LL2,加上,LH2,、,HL2,、,HH2,就能得到,LL1,，,LL1,加上,LH1,、,HL1,、,HH1,就能得回原图。那么，当图片不断的分裂下去，就得到了分裂次数加一的分辨率级数，这样就生成了多种空间分辨率图像，利于压缩而不产生块状的失真。,13,视频压缩基本原理,-,影响图像质量的参数,比特率bitrate,：比特率代表用多少位来表示一个像素，比特率大的时候画质较好。,压缩率比：,量化步长越大，压缩比越大，画质也就差些。,4,种DCT分块下的图像,小波变换2次、4次、7次的图像,14,视频压缩基本原理,-,图像质量的衡量,15,视频压缩基本原理,-,视频压缩标准,帧内压缩：将每个图像帧作为一个静态图片来压缩,帧间压缩：通过图像帧间冗余减小或者消除的方式来达到压缩的目的,I,帧：帧间编码，每个帧独立编码,P,帧：利用前面的帧与预测进行编码,B,帧：使用前后帧预测进行编码,16,视频压缩基本原理,-,视频,压缩标准,Motion compensation,描述了图像的每个部分是如何从前一个图像帧中得到的。,Motion estimation,查找最优运动矢量的过程。,17,视频压缩基本原理,-MPEG,压缩标准,18,视频压缩基本原理,-,视频编码器框架,19,视频压缩基本原理,-,视频解码器框架,20,小结,视频压缩通过空间与时间域内的冗余信息处理获得,某些信息的丢失并不对人的视觉效果造成重要影响,信息损失发生在那些步骤？,21,