非線編系統(tǒng)中最常見的視頻壓縮技術(shù)
時間：2008-12-03 19:32:00
來源：UltraLAB圖形工作站方案網(wǎng)站
人氣：3545
作者：admin
由于視頻信號數(shù)字化后其數(shù)據(jù)量十分龐大，基于對數(shù)據(jù)流速率和儲存介質(zhì)的考慮，對大多數(shù)用戶而言，采用視頻壓縮的非線性編輯系統(tǒng)仍是必然的選擇。對于“非編”來講，壓縮方式的選 擇首先要考慮的是視頻質(zhì)量問題；其次是提高壓縮效率、兼容性、開放性和格式間轉(zhuǎn)換的 損失等方面的問題。
視頻壓縮格式很多，QuickTime，Indeo和Cinepak都沒有提供對聲音的壓縮，基本都是以軟件壓縮/解壓縮為主，包括H261，H263在內(nèi)都存在幀頻低、圖像質(zhì)量差或需專門的平臺支 持等問題,因此都不適于在廣電領(lǐng)域使用。然而，M-JPEG，DV和MPEG-2在硬件的支持下，可以保證在支持正常的視頻幀頻率情況下，提供相當好的圖像質(zhì)量。目前，M-JPEG，MPEG-2，DV是“非編”所采用的主要壓縮技術(shù)，其特點及發(fā)展使用的情況有所不同。
1M-JPEG壓縮技術(shù)
JPEG（Joint Photographic Experts Group，聯(lián)合圖像專家組）標準是ISO（International Standards Organization國際標準組織）制定的靜止圖像壓縮標準之一，其他如JBIG（J oint Bi-level Imaging Group聯(lián)合兩級圖像編碼專家組）標準，ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector， 國際電聯(lián) 電信標準化部門）的G3，G4標準等。
JPEG可支持很高的圖像分辨率和量化精度，有無損壓縮模式和多種有損壓縮模式。JPEG的無損預測編碼算法不使用DCT（離散余弦變換）方法，其預測編碼具有硬件容易實現(xiàn)、圖像還原后質(zhì)量好等特點，對于中等復雜程度的彩色圖像，可達到大約2∶1的壓縮比；JPEG基于DCT的有損編碼算法包括基本系統(tǒng)和增強系統(tǒng)，使用霍夫曼編碼、算術(shù)編碼等技術(shù)，其壓縮比可達到20∶1，25∶1。
M-JPEG（Motion-JPEG）是針對活動圖像而優(yōu)化的JPEG壓縮方式。我們知道，視頻信號有25幀/s（PAL制）靜止圖像，對視頻信號的每一幀都進行JPEG壓縮處理，便可得到一系列連 續(xù)的壓縮圖像（.JPG）序列。以PAL制為例，對每一幀未經(jīng)壓縮的視頻圖像（720×576×16 bits），M-JPEG算法先進行離散余弦變換得到頻率矩陣，再除以Q因子（量化矩陣），此時就 產(chǎn)生了視頻信號損失，然后采用編碼技術(shù)進行編碼，編碼過程均屬于無損壓縮編碼。其中，量化是為了達到壓縮數(shù)據(jù)的目的，利用人眼 對高頻信號敏感而對低頻信號不敏感的視覺特性，對在圖像中占有較大能量的低頻成分，賦予較小的量化間隔和比特數(shù)以獲得較高的壓縮比。顯然，量化矩陣Q因子越大，壓縮比就越高，得到的圖像數(shù)據(jù)所占空間越小，圖像損失越大。當然，壓縮比的選擇要以圖像損失能夠使人接受為前提。
視頻壓縮格式很多，QuickTime，Indeo和Cinepak都沒有提供對聲音的壓縮，基本都是以軟件壓縮/解壓縮為主，包括H261，H263在內(nèi)都存在幀頻低、圖像質(zhì)量差或需專門的平臺支 持等問題,因此都不適于在廣電領(lǐng)域使用。然而，M-JPEG，DV和MPEG-2在硬件的支持下，可以保證在支持正常的視頻幀頻率情況下，提供相當好的圖像質(zhì)量。目前，M-JPEG，MPEG-2，DV是“非編”所采用的主要壓縮技術(shù)，其特點及發(fā)展使用的情況有所不同。
1M-JPEG壓縮技術(shù)
JPEG（Joint Photographic Experts Group，聯(lián)合圖像專家組）標準是ISO（International Standards Organization國際標準組織）制定的靜止圖像壓縮標準之一，其他如JBIG（J oint Bi-level Imaging Group聯(lián)合兩級圖像編碼專家組）標準，ITU-T（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector， 國際電聯(lián) 電信標準化部門）的G3，G4標準等。
JPEG可支持很高的圖像分辨率和量化精度，有無損壓縮模式和多種有損壓縮模式。JPEG的無損預測編碼算法不使用DCT（離散余弦變換）方法，其預測編碼具有硬件容易實現(xiàn)、圖像還原后質(zhì)量好等特點，對于中等復雜程度的彩色圖像，可達到大約2∶1的壓縮比；JPEG基于DCT的有損編碼算法包括基本系統(tǒng)和增強系統(tǒng)，使用霍夫曼編碼、算術(shù)編碼等技術(shù)，其壓縮比可達到20∶1，25∶1。
M-JPEG（Motion-JPEG）是針對活動圖像而優(yōu)化的JPEG壓縮方式。我們知道，視頻信號有25幀/s（PAL制）靜止圖像，對視頻信號的每一幀都進行JPEG壓縮處理，便可得到一系列連 續(xù)的壓縮圖像（.JPG）序列。以PAL制為例，對每一幀未經(jīng)壓縮的視頻圖像（720×576×16 bits），M-JPEG算法先進行離散余弦變換得到頻率矩陣，再除以Q因子（量化矩陣），此時就 產(chǎn)生了視頻信號損失，然后采用編碼技術(shù)進行編碼，編碼過程均屬于無損壓縮編碼。其中，量化是為了達到壓縮數(shù)據(jù)的目的，利用人眼 對高頻信號敏感而對低頻信號不敏感的視覺特性，對在圖像中占有較大能量的低頻成分，賦予較小的量化間隔和比特數(shù)以獲得較高的壓縮比。顯然，量化矩陣Q因子越大，壓縮比就越高，得到的圖像數(shù)據(jù)所占空間越小，圖像損失越大。當然，壓縮比的選擇要以圖像損失能夠使人接受為前提。
