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[图文]视频压缩标准         ★★★
视频压缩标准
发布者:imefan 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-2-13 20:51:34

JPEG

  JPEG(Joint Photographic Experts Group)是联合照片(静止)图像专家组的英文缩写。

  JPEG标准包括两种基本压缩方法。

 (1)有损压缩方法:它是以DCT变换为基础的压缩方法,其压缩比较高,是JPEG标准的基础。

 (2)无损压缩方法,又称预测压缩方法,是以二维DPCM为基础的压缩方式,解码后能完全精确地恢复原图像采样值,其压缩比低于有损压缩方法。

  JPEG标准还包括多种工作模式。

 (1)顺序模式
 (2)累进模式
 (3)分级模式

 JPEG压缩编码算法

  基于DCT的JPEG编解码原理框图如图所示。

 

 1、DCT变换
  输入端把原始图像分成8×8像素块(Block)之后送入DCT变换器,目的是去除图像数据的空间冗余。

 2、量化
  利用人眼的视觉特性设计量化表。

 3、之字形扫描
  在编码之前,需要把二维的变换系数矩阵转换为一维序列。

 4、可变长熵编码
  为了消除码字中的统计冗余,采用可变长熵编码。

 具体的编码方法如下。

 (1)首先对系数序列分组,把每个非零系数和它前面相邻的全部零系数分在一组内。

 (2)将每一组用两个符号表示为[ (符号1),(符号2)]

  相应的交流系数(AC Coefficient)组表示成[(Run ,Size),(Amplitude) ]

 (3)对每个符号组进行编码

MPEG

  MPEG的全称是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group)。MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息,然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分,以达到压缩的目的,MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩,其平均压缩比可达50:1,压缩率比较高,且又有统一的格式,兼容性好。

MPEG-2

  MPEG-2标准是在继MPEG-1以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品成功受到到肯定后,于1994年所推出压缩标准,以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定,编码码率从每秒3兆比特~100兆比特,标准的正式规范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG -1的简单升级,MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善,它特别适用于广播级的数字电视的编码和传送,并被认定为SDTV和HDTV的编码标准,现有的DVD影碟里面就是采用的MPEG-2压缩标准。

  DVD作为我们最为熟悉的视频格式,它也采用MPEG2进行视频压缩,但这并不意味着能播放DVD的软件就可以播放HDTV。因为DVD采用的MPEG2-PS格式,即MPEG2 Program Stream,主要用来存储固定时长的节目。而HDTV采用的是MPEG2-TS格式,即MPEG2 Transport Stream,是一种视频流格式,主要用于实时传送节目。因此要播放HDTV视频源,不仅需要播放器有MPEG2-TS解码插件,而且还必须有专门的HDTV分离器。从目前的情况看,播放器、HDTV分离器和解码器种类繁多,播放效果也参差不齐,占用资源情况也各不相同,这也给我们后面的评测带来一定的困难,后面我们会说到。

  一般采用.mpg、.tp和.ts为后缀的HDTV文件就是采用的MPEG-2压缩的。

MPEG4

  近年来,MPEG-4悄悄地在市场上崭露头角,在最新出品的DV(数码摄像机)、PDA、手机,以至于视频点播、卡拉OK、监控系统等产品说明上,都陆续出现“MPEG-4”字眼,一场取代MPEG-2的市场大战似乎即将打响。

  MPEG-4于2000年经国际标准组织ITU和ISO审核后,成为国际视频压缩标准之一。MPEG-4压缩采用了MPEG-4的视频压缩方式,配上 MPEG-1的音频压缩方式(MP3),生成了图像质量接近DVD,声音质量接近CD,却有着更高的压缩比。与以往的“老前辈”MPEG-2相比,MPEG- 4除了具有惊人的数据压缩比,经过MPEG-4的压缩的文件尺寸可以达到MPEG-2的1/3,而仍然保有极佳的音质和画质。可以用最少的数据获得最佳的图像质量,因此满足了低码率应用的需求。

  但是由于MPEG-4标准派生出各种规格,例如DivX、XviD等等,代表着不同规格利益的商业集团和一些支持免费共享资源的技术团体相互争斗的结果,导致各种MPEG-4规格的兼容性很差。

  MPEG-4多用于HDTV-Rip上,直接在HDTV上采用MPEG-4视频压缩的很少见,HDTV-Rip的MPEG-4可以理解为在,把原有的HDTV文件按照比例缩小到一定的尺寸,以减少文加的大小,方便传输,同时画面效果不低于DVD效果,这样来寻求一个画面效果和文件尺寸的平衡。

  就如上文所说由于各个商业集团的纷争,MPEG-4现在的标准比较混乱,主要基于MPEG-4的常见标准有DivX和XviD,而且这两者版本号众多,一般读者不容易分别,还好基本上安装了最新版本的DivX和XviD就可以保证向下兼容到低版本。

  采用MPEG-4压缩的视频文件的视频文件一般后缀名为.avi,很容易与微软的AVI格式混淆,不容易直接从后缀名辨认,只能通过解码器来识别。

WMV-HD

  WMV-HD是由软件业的巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式。其压缩率甚至高于MPEG-2标准,同样是2小时的HDTV节目,如果使用MPEG-2最多只能压缩至30GB,而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器,在画质丝毫不降的前提下都可压缩到15GB以下。

  WMV-HD,基于WMV9标准,是微软开发的视频压缩技术系列中的最新版本,尽管WMV-HD是微软的独有标准,但因其在操作系统中大力支持WMV系列版本,从而在桌面系统得以迅速普及。在性能上,WMV-HD的数据压缩率与H.264一样,两者的应用领域也极其相似,因此在新一代主流视频编码标准霸主地位的争夺之中,双方展开了针锋相对的斗争,而斗争的焦点集中在下一代光盘规格“HD DVD”

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文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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