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视频编解码------理论基础(1)

热度:63   发布时间:2024-01-12 19:03:51.0

1. 为什么要进行视频压缩?

  • 未经压缩的数字视频的数据量巨大
  • 存储困难:  一张DVD只能存储几秒钟的未压缩数字视频。

  • 传输困难 :  1兆的带宽传输一秒的数字电视视频需要大约4分钟。

2. 为什么可以压缩

去除视频中的冗余信息,冗余信息包括下面几种:

  • 空间冗余:图像相邻像素之间有较强的相关性
  • 时间冗余:视频序列的相邻图像之间内容相似
  • 编码冗余:不同像素值出现的概率不同
  • 视觉冗余:人的视觉系统对某些细节不敏感
  • 知识冗余:规律性的结构可由先验知识和背景知识得到

3. 数据压缩分类

无损压缩(Lossless)

  • 压缩前解压缩后图像完全一致X=X'
  • 压缩比低(2:1~3:1)
  • 例如:Winzip,JPEG-LS

有损压缩(Lossy)

  • 压缩前解压缩后图像不一致X≠X'
  • 压缩比高(10:1~20:1)
  • 利用人的视觉系统的特性
  • 例如:MPEG-2,H.264/AVC,AVS

 4. 编解码器

  • 编码器(Encoder): 压缩信号的设备或程序

  • 解码器(Decoder):解压缩信号的设备或程序

  • 编解码器(Codec): 编解码器对

5. 压缩系统的组成

(1) 编码器中的关键技术

(2) 编解码中的关键技术

6. 编解码器实现

  • 编解码器的实现平台:超大规模集成电路VLSI ,ASIC, FPGA 。数字信号处理器DSP 软件

  • 编解码器产品:机顶盒  数字电视  摄像机  监控器

7. 视频编码标准

  编码标准作用:

  • 兼容:不同厂家生产的编码器压缩的码流能够被不同厂家的解码器解码

  • 高效:标准编解码器可以进行批量生产,节约成本。

主流的视频编码标准:

  • MPEG-2
  • MPEG-4 Simple Profile
  • H.264/AVC
  • AVS
  • VC-1

标准化组织:

  • ITU:International Telecommunications Union

    • VECG:Video Coding Experts Group
  • ISO:International Standards Organization

    • MPEG:Motion Picture Experts Group

8. 视频传输

  • 视频传输:通过传输系统将压缩的视频码流从编码端传输到解码端
  • 传输系统:互联网,地面无线广播,卫星

9. 视频传输面临的问题

  • 传输系统不可靠: 带宽限制 ,信号衰减, 噪声干扰, 传输延迟

  • 视频传输出现的问题: 不能解码出正确的视频,视频播放延迟

10. 视频传输差错控制

  • 差错控制(Error Control)解决视频传输过程中由于数据丢失或延迟导致的问题
  • 差错控制技术:

    • 信道编码差错控制技术
    • 编码器差错恢复
    • 解码器差错隐藏

11. 视频传输的QoS参数

  • 数据包的端到端的延迟
  • 带宽:比特/秒
  • 数据包的流失率
  • 数据包的延迟时间的波动