MPEG-2

目錄
·MPEG簡(jiǎn)介
·MPEG-2簡(jiǎn)介
·MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)
·MPEG-2視頻編碼系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù)
·MPEG-2的編碼碼流的六個(gè)層次
·MPEG-2視頻壓縮方案中包含的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)





MPEG簡(jiǎn)介
　　MPEG是活動(dòng)圖像專(zhuān)家組(MovingPictureExportsGroup)的縮寫(xiě)，于1988年成立。目前MPEG已頒布了三個(gè)活動(dòng)圖像及聲音編碼的正式國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，分別稱(chēng)為MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4，而MPEG-7和MPEG-21都在研究中。
MPEG-2簡(jiǎn)介
　　MPEG-2制定于1994年，設(shè)計(jì)目標(biāo)是高級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits/sec間,其在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720X486，MPEG-2也可提供并能夠提供廣播級(jí)的視像和CD級(jí)的音質(zhì)。MPEG-2的音頻編碼可提供左右中及兩個(gè)環(huán)繞聲道,以及一個(gè)加重低音聲道，和多達(dá)7個(gè)伴音聲道(DVD可有8種語(yǔ)言配音的原因)。由于MPEG-2在設(shè)計(jì)時(shí)的巧妙處理，使得大多數(shù)MPEG-2解碼器也可播放MPEG-1格式的數(shù)據(jù)，如VCD。
　　同時(shí)，由于MPEG-2的出色性能表現(xiàn)，已能適用于HDTV，使得原打算為HDTV設(shè)計(jì)的MPEG-3，還沒(méi)出世就被拋棄了。(MPEG-3要求傳輸速率在20Mbits/sev-40Mbits/sec間，但這將使畫(huà)面有輕度扭曲)。除了做為DVD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，MPEG-2還可用于為廣播，有線電視網(wǎng)，電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級(jí)的數(shù)字視頻。
　　MPEG-2的另一特點(diǎn)是，其可提供一個(gè)較廣的范圍改變壓縮比，以適應(yīng)不同畫(huà)面質(zhì)量，存儲(chǔ)容量，以及帶寬的要求。
　　對(duì)于最終用戶來(lái)說(shuō)，由于現(xiàn)存電視機(jī)分辨率限制，MPEG-2所帶來(lái)的高清晰度畫(huà)面質(zhì)量(如DVD畫(huà)面)在電視上效果并不明顯，到是其音頻特性(如加重低音，多伴音聲道等)更引人注目。
　　MPEG-2的編碼圖像被分為三類(lèi)，分別稱(chēng)為I幀，P幀和B幀。
　　I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式，即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關(guān)性，而沒(méi)有利用時(shí)間相關(guān)性。P幀和B幀圖像采用幀間編碼方式，即同時(shí)利用了空間和時(shí)間上的相關(guān)性。P幀圖像只采用前向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分，即P幀中的每一個(gè)宏塊可以是前向預(yù)測(cè)，也可以是幀內(nèi)編碼。B幀圖像采用雙向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以大大提高壓縮倍數(shù)。
　　MPEG-2的編碼碼流分為六個(gè)層次。為更好地表示編碼數(shù)據(jù)，MPEG-2用句法規(guī)定了一個(gè)層次性結(jié)構(gòu)。它分為六層，自上到下分別是：圖像序列層、圖像組(GOP)、圖像、宏塊條、宏塊、塊。
MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)
　　MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)目前分為9個(gè)部分，統(tǒng)稱(chēng)為ISO/IEC13818國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。各部分的內(nèi)容描述如下：
　　一部分－ISO/IEC13818-1，System：系統(tǒng)，描述多個(gè)視頻，音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式。
　　二部分－ISO/IEC13818-2，Video：視頻，描述視頻編碼方法。
　　三部分－ISO/IEC13818-3，Audio：音頻，描述與MPEG-1音頻標(biāo)準(zhǔn)反向兼容的音頻編碼方法。
　　四部分－ISO/IEC13818-4，Compliance：符合測(cè)試，描述測(cè)試一個(gè)編碼碼流是否符合MPEG-2碼流的方法。
　　五部分－ISO/IEC13818-5，Software：軟件，描述了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的第一、二、三部分的軟件實(shí)現(xiàn)方法。
　　六部分－ISO/IEC13818-6，DSM-CC：數(shù)字存儲(chǔ)媒體-命令與控制，描述交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器與用戶間的會(huì)話信令集。
　　上六個(gè)部分均已獲得通過(guò)，成為正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并在數(shù)字電視等領(lǐng)域中得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。此外，MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)還有三個(gè)部分：第七部分規(guī)定不與MPEG-1音頻反向兼容的多通道音頻編碼；第八部分現(xiàn)已停止；第九部分規(guī)定了傳送碼流的實(shí)時(shí)接口。
　　1990年成立的ATM視頻編碼專(zhuān)家組與MPEG在ISO/IEC13818標(biāo)準(zhǔn)的第一和第二兩個(gè)部分進(jìn)行了合作，因此上述兩個(gè)部分也成為ITU-T的
　　標(biāo)準(zhǔn)，分別為：ITU-TRec.H.220系統(tǒng)和ITU-TRec.H.262視頻。
　　下面我們主要討論一下MPEG視頻編碼系統(tǒng)，即ISO/IEC13818-2部分。MPEG-2視頻編碼
　　MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)分等級(jí)的系列，按編碼圖像的分辨率分成四個(gè)“級(jí)(Levels)”；按所使用的編碼工具的集合分成五個(gè)“類(lèi)(Profiles)”�！凹�(jí)”與“類(lèi)”的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在某種特定應(yīng)用下的子集：對(duì)某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼碼流。在20種可能的組合中，目前有11種是已獲通過(guò)的，稱(chēng)為MPEG-2適用點(diǎn)。
　　-　我們知道，當(dāng)前模擬電視存在著PAL、NTSC和SECAM三大制式并存的問(wèn)題，因此，數(shù)字電視的輸入格式標(biāo)準(zhǔn)試圖將這三種制式統(tǒng)一起來(lái)，形成一種統(tǒng)一的數(shù)字演播室標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是CCIR601，現(xiàn)稱(chēng)ITU-RRec.BT601標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2中的四個(gè)輸入圖像格式“級(jí)”都是基于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的。低級(jí)(LowLevel)的輸入格式的像素是ITU-RRec.BT601格式的1/4，即352x240x30(代表圖像幀頻為每秒30幀，每幀圖像的有效掃描行數(shù)為240行，每行的有效像素為352個(gè))，或352x288x25。低級(jí)之上的主級(jí)(MainLevel)的輸入圖像格式完全符合ITU-RRec.BT601格式，即720x480x30或720x576x25。主級(jí)之上為HDTV范圍，基本上為ITU-RRec.BT601格式的4倍，其中1440高級(jí)(High-1440Level)的圖像寬高比為4:3，格式為1440x1080x30，高級(jí)(HighLevel)的圖像寬高比為16:9，格式為1920x1080x30。
　　在MPEG-2的五個(gè)“類(lèi)”中，較高的“類(lèi)”意味著采用較多的編碼工具集，對(duì)編碼圖像進(jìn)行更精細(xì)的處理，在相同比特率下將得到較好的圖像質(zhì)量，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)的代價(jià)也較大。較高類(lèi)編碼除使用較低類(lèi)的編碼工具外，還使用了一些較低類(lèi)沒(méi)有使用的附加工具，因此，較高類(lèi)的解碼器除能解碼用本類(lèi)方法編碼的圖像外，也能解碼用較低類(lèi)方法編碼的圖像，即MPEG-2的“類(lèi)”之間具有后向兼容性。簡(jiǎn)單類(lèi)(SimpleProfile)使用最少的編碼工具。主類(lèi)(MainProfile)除使用所有簡(jiǎn)單類(lèi)的編碼工具外，還加入了一種雙向預(yù)測(cè)的方法。信噪比可分級(jí)類(lèi)(SNRScalableProfile)和空間可分級(jí)類(lèi)(SpatiallyScalableProfile)提供了一種多級(jí)廣播的方式，將圖像的編碼信息分為基本信息層和一個(gè)或多個(gè)次要信息層�；�本信息層包含對(duì)圖像解碼至關(guān)重要的信息，解碼器根據(jù)基本信息即可進(jìn)行解碼，但圖像的質(zhì)量較差。次要信息層中包含圖像的細(xì)節(jié)。廣播時(shí)對(duì)基本信息層加以較強(qiáng)的保護(hù)，使其具有較強(qiáng)的抗干擾能力。這樣，在距離較近，接收條件較好的情況下，可以同時(shí)收到基本信息和次要信息，恢復(fù)出高質(zhì)量的圖像；而在距離較遠(yuǎn)，接收條件較差的條件下，仍能收到基本信息，恢復(fù)出圖像，不至造成解碼中斷。高級(jí)類(lèi)(HighProfile)實(shí)際上應(yīng)用于比特率更高，要求更高的圖像質(zhì)量時(shí)，此外，前四個(gè)類(lèi)在處理Y，U，V時(shí)是逐行順序處理色差信號(hào)的，高級(jí)類(lèi)中還提供同時(shí)處理色差信號(hào)的可能性。
　　目前的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視采用的是MP@ML主類(lèi)和主級(jí)，而HDTV采用的是MP@HL主類(lèi)和高級(jí)。下面，我們以MP@ML為例來(lái)說(shuō)明一下MPEG-2視頻編碼系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù)。
MPEG-2視頻編碼系統(tǒng)原理及關(guān)鍵技術(shù)
　　概括地說(shuō)，MPEG-2圖像壓縮的原理是利用了圖像中的兩種特性：空間相關(guān)性和時(shí)間相關(guān)性。一幀圖像內(nèi)的任何一個(gè)場(chǎng)景都是由若干像素點(diǎn)構(gòu)成的，因此一個(gè)像素通常與它周?chē)�的某些像素在亮度和色度上存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系叫作空間相關(guān)性；一個(gè)節(jié)目中的一個(gè)情節(jié)常常由若干幀連續(xù)圖像組成的圖像序列構(gòu)成，一個(gè)圖像序列中前后幀圖像間也存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系叫作時(shí)間相關(guān)性。這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息。如果我們能將這些冗余信息去除，只保留少量非相關(guān)信息進(jìn)行傳輸，就可以大大節(jié)省傳輸頻帶。而接收機(jī)利用這些非相關(guān)信息，按照一定的解碼算法，可以在保證一定的圖像質(zhì)量的前提下恢復(fù)原始圖像。一個(gè)好的壓縮編碼方案就是能夠最大限度地去除圖像中的冗余信息。
　　MPEG-2中編碼圖像被分為三類(lèi)，分別稱(chēng)為I幀，P幀和B幀。
　　----I幀圖像采用幀內(nèi)編碼方式，即只利用了單幀圖像內(nèi)的空間相關(guān)性，而沒(méi)有利用時(shí)間相關(guān)性。I幀主要用于接收機(jī)的初始化和信道的獲取，以及節(jié)目的切換和插入，I幀圖像的壓縮倍數(shù)相對(duì)較低。I幀圖像是周期性出現(xiàn)在圖像序列中的，出現(xiàn)頻率可由編碼器選擇。
　　P幀和B幀圖像采用幀間編碼方式，即同時(shí)利用了空間和時(shí)間上的相關(guān)性。P幀圖像只采用前向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以提高壓縮效率和圖像質(zhì)量。P幀圖像中可以包含幀內(nèi)編碼的部分，即P幀中的每一個(gè)宏塊可以是前向預(yù)測(cè)，也可以是幀內(nèi)編碼。B幀圖像采用雙向時(shí)間預(yù)測(cè)，可以大大提高壓縮倍數(shù)。值得注意的是，由于B幀圖像采用了未來(lái)幀作為參考，因此MPEG-2編碼碼流中圖像幀的傳輸順序和顯示順序是不同的。
MPEG-2的編碼碼流的六個(gè)層次
　　從上至下依次為：視頻序列層(Sequence)，圖像組層(GOP：GroupofPicture)，圖像層(Picture)，像條層(Slice)，宏塊層(MacroBlock)和像塊層(Block)。從圖1中可以看到，除宏塊層和像塊層外，上面四層中都有相應(yīng)的起始碼(SC：StartCode)，可用于因誤碼或其它原因收發(fā)兩端失步時(shí)，解碼器重新捕捉同步。因此一次失步將至少丟失一個(gè)像條的數(shù)據(jù)。
　　序列指構(gòu)成某路節(jié)目的圖像序列，序列起始碼后的序列頭中包含了圖像尺寸，寬高比，圖像速率等信息。序列擴(kuò)展中包含了一些附加數(shù)據(jù)。為保證能隨時(shí)進(jìn)入圖像序列，序列頭是重復(fù)發(fā)送的。
　　序列層下是圖像組層，一個(gè)圖像組由相互間有預(yù)測(cè)和生成關(guān)系的一組I、P、B圖像構(gòu)成，但頭一幀圖像總是I幀。GOP頭中包含了時(shí)間信息。
　　圖像組層下是圖像層，分為I、P、B三類(lèi)。PIC頭中包含了圖像編碼的類(lèi)型和時(shí)間參考信息。
　　圖像層下是像條層，一個(gè)像條包括一定數(shù)量的宏塊，其順序與掃描順序一致。MP@ML中一個(gè)像條必須在同一宏塊行內(nèi)。
　　像條層下是宏塊層。MPEG-2中定義了三種宏塊結(jié)構(gòu)：4:2:0宏塊4:2:2宏塊和4:4:4宏塊，分別代表構(gòu)成一個(gè)宏塊的亮度像塊和色差像塊的數(shù)量關(guān)系。
　　4:2:0宏塊中包含四個(gè)亮度像塊，一個(gè)Cb色差像塊和一個(gè)Cr色差像塊；4:2:2宏塊中包含四個(gè)亮度像塊，二個(gè)Cb色差像塊和二個(gè)Cr色差像塊；4:4:4宏塊中包含四個(gè)亮度像塊，四個(gè)Cb色差像塊和四個(gè)Cr色差像塊。這三種宏塊結(jié)構(gòu)實(shí)際上對(duì)應(yīng)于三種亮度和色度的抽樣方式。
　　在進(jìn)行視頻編碼前，分量信號(hào)R、G、B被變換為亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)Cb、Cr的形式。4:2:2格式中亮度信號(hào)的抽樣頻率為13.5MHz，兩個(gè)色差信號(hào)的抽樣頻率均為6.75MHz，這樣空間的抽樣結(jié)構(gòu)中亮度信號(hào)為每幀720x576樣值，Cb，Cr都為360x576樣值，即每行中每隔一個(gè)像素對(duì)色差信號(hào)抽一次樣，如圖3所示，○代表Y信號(hào)的抽樣點(diǎn)，×代表Cb，Cr信號(hào)的抽樣點(diǎn)。
　　4:4:4格式中，亮度和色差信號(hào)的抽樣頻率都是13.5MHz，因此空間的抽樣結(jié)構(gòu)中亮度和色差信號(hào)都為每幀720x576樣值。而4:2:0格式中，亮度信號(hào)的抽樣頻率13.5MHz，空間的抽樣結(jié)構(gòu)中亮度信號(hào)為每幀720x576樣值，Cb，Cr都為360x288樣值，即每隔一行對(duì)兩個(gè)色差信號(hào)抽一次樣，每抽樣行中每隔一個(gè)像素對(duì)兩個(gè)色差信號(hào)抽一次樣。
　　通過(guò)上述分析不難計(jì)算出，4:2:0格式中，每四個(gè)Y信號(hào)的像塊空間內(nèi)的Cb，Cr樣值分別構(gòu)成一個(gè)Cb，Cr像塊；4:2:2格式中，每四個(gè)Y信號(hào)的像塊空間內(nèi)的Cb，Cr樣值分別構(gòu)成兩個(gè)Cb，Cr像塊；而4:4:4格式中，每四個(gè)Y信號(hào)的像塊空間內(nèi)的Cb，Cr樣值分別構(gòu)成四個(gè)Cb，Cr像塊。相應(yīng)的宏塊結(jié)構(gòu)正是以此基礎(chǔ)構(gòu)成的。
　　宏塊層之下是像塊層，像塊是MPEG-2碼流的最底層，是DCT變換的基本單元。MP@ML中一個(gè)像塊由8x8個(gè)抽樣值構(gòu)成，同一像塊內(nèi)的抽樣值必須全部是Y信號(hào)樣值，或全部是Cb信號(hào)樣值，或全部是Cr信號(hào)樣值。另外，像塊也用于表示8x8個(gè)抽樣值經(jīng)DCT變換后所生成的8x8個(gè)DCT系數(shù)。
　　在幀內(nèi)編碼的情況下，編碼圖像僅經(jīng)過(guò)DCT，量化器和比特流編碼器即生成編碼比特流，而不經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)環(huán)處理。DCT直接應(yīng)用于原始的圖像數(shù)據(jù)。
　　在幀間編碼的情況下，原始圖像首先與幀存儲(chǔ)器中的預(yù)測(cè)圖像進(jìn)行比較，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)矢量，由此運(yùn)動(dòng)矢量和參考幀生成原始圖像的預(yù)測(cè)圖像。而后，將原始圖像與預(yù)測(cè)像素差值所生成的差分圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DCT變換，再經(jīng)過(guò)量化器和比特流編碼器生成輸出的編碼比特流。
　　可見(jiàn)，幀內(nèi)編碼與幀間編碼流程的區(qū)別在于是否經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)環(huán)的處理。
MPEG-2視頻壓縮方案中包含的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)
　　1、余弦變換DCT
　　DCT是一種空間變換，在MPEG-2中DCT以8x8的像塊為單位進(jìn)行，生成的是8x8的DCT系數(shù)數(shù)據(jù)塊。DCT變換的最大特點(diǎn)是對(duì)于一般的圖像都能夠?qū)⑾駢K的能量集中于少數(shù)低頻DCT系數(shù)上，即生成8x8DCT系數(shù)塊中，僅左上角的少量低頻系數(shù)數(shù)值較大，其余系數(shù)的數(shù)值很小，這樣就可能只編碼和傳輸少數(shù)系數(shù)而不嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。
　　DCT不能直接對(duì)圖像產(chǎn)生壓縮作用，但對(duì)圖像的能量具有很好的集中效果，為壓縮打下了基礎(chǔ)。
　　2、量化器
　　量化是針對(duì)DCT變換系數(shù)進(jìn)行的，量化過(guò)程就是以某個(gè)量化步長(zhǎng)去除DCT系數(shù)。量化步長(zhǎng)的大小稱(chēng)為量化精度，量化步長(zhǎng)越小，量化精度就越細(xì)，包含的信息越多，但所需的傳輸頻帶越高。不同的DCT變換系數(shù)對(duì)人類(lèi)視覺(jué)感應(yīng)的重要性是不同的，因此編碼器根據(jù)視覺(jué)感應(yīng)準(zhǔn)則，對(duì)一個(gè)8x8的DCT變換塊中的64個(gè)DCT變換系數(shù)采用不同的量化精度，以保證盡可能多地包含特定的DCT空間頻率信息，又使量化精度不超過(guò)需要。DCT變換系數(shù)中，低頻系數(shù)對(duì)視覺(jué)感應(yīng)的重要性較高，因此分配的量化精度較細(xì)；高頻系數(shù)對(duì)視覺(jué)感應(yīng)的重要性較低，分配的量化精度較粗，通常情況下，一個(gè)DCT變換塊中的大多數(shù)高頻系數(shù)量化后都會(huì)變?yōu)榱恪?
　　3、之型掃描與游程編碼
　　DCT變換產(chǎn)生的是一8x8的二維數(shù)組，為進(jìn)行傳輸，還須將其轉(zhuǎn)換為一維排列方式。有兩種二維到一維的轉(zhuǎn)換方式，或稱(chēng)掃描方式：之型掃描(Zig-Zag)和交替掃描，其中之型掃描是最常用的一種。由于經(jīng)量化后，大多數(shù)非零DCT系數(shù)集中于8x8二維矩陣的左上角，即低頻分量區(qū)，之型掃描后，這些非零DCT系數(shù)就集中于一維排列數(shù)組的前部，后面跟著長(zhǎng)串的量化為零的DCT系數(shù)，這些就為游程編碼創(chuàng)造了條件。
　　-　游程編碼中，只有非零系數(shù)被編碼。一個(gè)非零系數(shù)的編碼由兩部分組成：前一部分表示非零系數(shù)前的連續(xù)零系數(shù)的數(shù)量(稱(chēng)為游程)，后一部分是那個(gè)非零系數(shù)。這樣就把之型掃描的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)了，因?yàn)橹�型掃描在大多�?shù)情況下出現(xiàn)連零的機(jī)會(huì)比較多，游程編碼的效率就比較高。當(dāng)一維序列中的后部剩余的DCT系數(shù)都為零時(shí)，只要用一個(gè)“塊結(jié)束”標(biāo)志(EOB)來(lái)指示，就可結(jié)束這一8x8變換塊的編碼，產(chǎn)生的壓縮效果是非常明顯的。
　　4、熵編碼
　　量化僅生成了DCT系數(shù)的一種有效的離散表示，實(shí)際傳輸前，還須對(duì)其進(jìn)行比特流編碼，產(chǎn)生用于傳輸?shù)臄?shù)字比特流。簡(jiǎn)單的編碼方法是采用定長(zhǎng)碼，即每個(gè)量化值以同樣數(shù)目的比特表示，但這種方法的效率較低。而采用熵編碼可以提高編碼效率。熵編碼是基于編碼信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，使得平均比特率下降。游程和非零系數(shù)既可獨(dú)立的，也可聯(lián)合的作熵編碼。熵編碼中使用較多的一種是霍夫曼編碼，MPEG-2視頻壓縮系統(tǒng)中采用的就是霍夫曼編碼�；舴蚵�編碼中，在確定了所有編碼信號(hào)的概率后生產(chǎn)一個(gè)碼表，對(duì)經(jīng)常發(fā)生的大概率信號(hào)分配較少的比特表示，對(duì)不常發(fā)生的小概率信號(hào)分配較多的比特表示，使得整個(gè)碼流的平均長(zhǎng)度趨于最短。
　　5、信道緩存
　　由于采用了熵編碼，產(chǎn)生的比特流的速率是變化的，隨著視頻圖像的統(tǒng)計(jì)特性變化。但大多數(shù)情況下傳輸系統(tǒng)分配的頻帶都是恒定的，因此在編碼比特流進(jìn)入信道前需設(shè)置信道緩存。信道緩存是一緩存器，以變比特率從熵編碼器向里寫(xiě)入數(shù)據(jù)，以傳輸系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)的恒定比特率向外讀出，送入信道。緩存器的大小，或稱(chēng)容量是設(shè)定好的，但編碼器的瞬時(shí)輸出比特率常明顯高于或低于傳輸系統(tǒng)的頻帶，這就有可能造成緩存器的上溢出或下溢出。因此緩存器須帶有控制機(jī)制，通過(guò)反饋控制壓縮算法，調(diào)整編碼器的比特率，使得緩存器的寫(xiě)入數(shù)據(jù)速率與讀出數(shù)據(jù)速率趨于平衡。緩存器對(duì)壓縮算法的控制是通過(guò)控制量化器的量化步長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)編碼器的瞬時(shí)輸出速率過(guò)高，緩存器將要上溢時(shí)，就使量化步長(zhǎng)增大以降低編碼數(shù)據(jù)速率，當(dāng)然也相應(yīng)增大了圖像的損失；當(dāng)編碼器的瞬時(shí)輸出速率過(guò)低，緩存器將要下溢出時(shí)，就使量化步長(zhǎng)減小以提高編碼數(shù)據(jù)速率。
　　6、運(yùn)動(dòng)估計(jì)
　　運(yùn)努估計(jì)使用于幀間編碼方式時(shí)，通過(guò)參考幀圖像產(chǎn)生對(duì)被壓縮圖像的估計(jì)。運(yùn)動(dòng)估計(jì)的準(zhǔn)確程度對(duì)幀間編碼的壓縮效果非常重要。如果估計(jì)作的好，那么被壓縮圖像與估計(jì)圖像相減后只留下很小的值用于傳輸。運(yùn)動(dòng)估計(jì)以宏塊為單位進(jìn)行，計(jì)算被壓縮圖像與參考圖像的對(duì)應(yīng)位置上的宏塊間的位置偏移。這種位置偏移是以運(yùn)動(dòng)矢量來(lái)描述的，一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量代表水平和垂直兩個(gè)方向上的位移。運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，P幀和B幀圖像所使用的參考幀圖像是不同的。P幀圖像使用前面最近解碼的I幀或P幀作參考圖像，稱(chēng)為前向預(yù)測(cè)；而B(niǎo)幀圖像使用兩幀圖像作為預(yù)測(cè)參考，稱(chēng)為雙向預(yù)測(cè)，其中一個(gè)參考幀在顯示順序上先于編碼幀(前向預(yù)測(cè))，另一幀在顯示順序上晚于編碼幀(后向預(yù)測(cè))，B幀的參考幀在任何情況下都是I幀或P幀。
　　7、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償
　　利用運(yùn)動(dòng)估計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)矢量，將參考幀圖像中的宏塊移至水平和垂直方向上的相對(duì)應(yīng)位置，即可生成對(duì)被壓縮圖像的預(yù)測(cè)。在絕大多數(shù)的自然場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)都是有序的。因此這種運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償生成的預(yù)測(cè)圖像與被壓縮圖像的差分值是很小的。數(shù)字圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)
　　主觀評(píng)價(jià)的條件包括：評(píng)價(jià)小組結(jié)構(gòu)，觀察距離，測(cè)試圖像，環(huán)境照度和背景色調(diào)等。評(píng)價(jià)小組由一定人數(shù)觀察人員構(gòu)成，其中專(zhuān)業(yè)人員與非專(zhuān)業(yè)人員各占一定比例。觀察距離為顯示器對(duì)角線尺寸的3-6倍。測(cè)試圖像有若干具有一定圖像細(xì)節(jié)和運(yùn)動(dòng)的圖像序列構(gòu)成。主觀評(píng)價(jià)反映的是許多人對(duì)圖像質(zhì)量統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的平均值。

• 通信詞典解釋