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1、常见数字视频格式 数字视频的记录格式有非压缩和压缩两大类。非数字视频的记录格式有非压缩和压缩两大类。非压缩记录格式的压缩记录格式的D1D1、D2D2、D3D3、D5D5等系列，它是以等系列，它是以原有信号码率直接记录输入信号，保持了信号的原有信号码率直接记录输入信号，保持了信号的原有水平，为无损记录。记录方式又分数字分量原有水平，为无损记录。记录方式又分数字分量（D1D1、D5D5）和数字复合（）和数字复合（D2D2、D3D3），它们代表了），它们代表了视频设备最高标准，图像质量最高，信号损失最视频设备最高标准，图像质量最高，信号损失最小，但同时由于图像信号数据量很大，对机器硬小，但同时由于图

2、像信号数据量很大，对机器硬件的要求极其苛刻，而价格非常昂贵，虽然产品件的要求极其苛刻，而价格非常昂贵，虽然产品已问世数年，但仅有少数对画质要求极高的视频已问世数年，但仅有少数对画质要求极高的视频制作公司使用。制作公司使用。 （3 3）JPEGJPEG标准标准 静像数据压缩标准静像数据压缩标准JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)，即联，即联合图像术专家组，是国际标准组织（合图像术专家组，是国际标准组织（ISOISO）、国际）、国际电报电话咨询委员会（电报电话咨询委员会（CCITTCCITT）和

3、国际电工委员会）和国际电工委员会（IECIEC）3 3个国际组织合作，在个国际组织合作，在19911991年完成通过。年完成通过。JPEGJPEG既是既是ISOISO的标准，也是的标准，也是CCITTCCITT的推荐标准，其的推荐标准，其目标是压缩静止彩色图片数据，多用于卫星、新目标是压缩静止彩色图片数据，多用于卫星、新闻图片的传输与存储，以及图形、图像文献资料闻图片的传输与存储，以及图形、图像文献资料处理等方面。处理等方面。 （4 4）MPEGMPEG标准标准 随着数字音频和数字视频技术的广泛应随着数字音频和数字视频技术的广泛应用，用，ISOISO的活动图像专家组的活动图像专家组(Movin

4、gPictureExpertGroup)(MovingPictureExpertGroup)在在19911991年年1111月提出了月提出了ISOll172ISOll172标准的建议草案，通称标准的建议草案，通称MPEG-1MPEG-1标准，该标准于标准，该标准于19921992年年1111月通过。月通过。MPEG-1MPEG-1标准适用于数码率在标准适用于数码率在1.5Mbps1.5Mbps左右的左右的应用环境，也就是为应用环境，也就是为CD-ROMCD-ROM光盘的视频存光盘的视频存储和放像所制定的。储和放像所制定的。 MPEG-2MPEG-2是由是由MPEGMPEG开发的第开发的第2 2

5、个标准，于个标准，于19941994年年1111月正式确定为国际标准。月正式确定为国际标准。MPEG-2MPEG-2是是“活动图像及有关声音信息的通用编活动图像及有关声音信息的通用编码码”(GenericCodingofMovingPicturesAss(GenericCodingofMovingPicturesAssociatedAudioInformation)ociatedAudioInformation)标准。作为一标准。作为一种公认的压缩方案，该标准具有开放性、种公认的压缩方案，该标准具有开放性、技术成本低、互操作性和灵活性、比特率技术成本低、互操作性和灵活性、比特率的可选择扩展性及

6、众多厂商的支持等优势，的可选择扩展性及众多厂商的支持等优势，在网络、通信、卫星等领域被采用。在网络、通信、卫星等领域被采用。 MPEG-4MPEG-4是是19931993年开始制定，年开始制定，19981998年年1010月方月方才定案，直到才定案，直到20002000年年初正式成为国际标准。年年初正式成为国际标准。该标准具有许多引人注目的功能，包括以对该标准具有许多引人注目的功能，包括以对象内容为基础的视频对象存取、以场景内容象内容为基础的视频对象存取、以场景内容为基础的可升级性、视频存取、纠错能力等。为基础的可升级性、视频存取、纠错能力等。 2 2、数字视频压缩方式、数字视频压缩方式 基于

7、上述标准，目前在电视领域广泛应用的基于上述标准，目前在电视领域广泛应用的3 3种压缩方式是种压缩方式是MPEG-2MPEG-2，M-JPEGM-JPEG和和DVDV。它们均基于。它们均基于离散余弦变换（离散余弦变换（DCTDCT），并对变换系数微量化处理），并对变换系数微量化处理后进行游程编码。后进行游程编码。 （1 1）JPEGJPEG简介简介 JPEGJPEG用于连续变化的静止图像，包括灰度等级和用于连续变化的静止图像，包括灰度等级和颜色两方面的连续变化。颜色两方面的连续变化。JPEGJPEG包含两种基本压缩包含两种基本压缩方法：第一种是有损压缩，它是以方法：第一种是有损压缩，它是以DCT

8、 DCT (DiscreteCosineTransform)(DiscreteCosineTransform)为基础的压缩方法；为基础的压缩方法；第二种为无损压缩，也称预测压缩方法。最常使第二种为无损压缩，也称预测压缩方法。最常使用的是前者用的是前者, ,即即DCTDCT压缩方法，也称为基线顺序编压缩方法，也称为基线顺序编解码解码(BaselineSequentialCodec)(BaselineSequentialCodec)方法，这种方方法，这种方法先进、有效、简单、易于交流，因此得到广泛法先进、有效、简单、易于交流，因此得到广泛应用应用 （2 2）M-JPEGM-JPEG简介简介 M-J

9、PEGM-JPEG是按活动图像的正常要求速度，每秒完是按活动图像的正常要求速度，每秒完成对成对2525帧图像的帧内压缩方式压缩每一帧，每一帧图像的帧内压缩方式压缩每一帧，每一帧都被当作独立的信号处理，其一系列的帧实际帧都被当作独立的信号处理，其一系列的帧实际上就是一个上就是一个JPEGJPEG的信号流。这种设计的好处是易的信号流。这种设计的好处是易于编辑，可随机对任意帧进行编辑，对于非线性于编辑，可随机对任意帧进行编辑，对于非线性编辑应用是一个优秀的选择。编辑应用是一个优秀的选择。M-JPEGM-JPEG的压缩和解的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件与软件实现。其压缩是对称的，可由相同的硬件

10、与软件实现。其缺点是需要过多的带宽和存储空间，这是因为它缺点是需要过多的带宽和存储空间，这是因为它不对著行压缩，而只是帧内压缩，压缩效率不够不对著行压缩，而只是帧内压缩，压缩效率不够高。高。 （3 3）DVDV简介简介 DVDV压缩方式是为家用录像机设计的一种可扩展压缩方式是为家用录像机设计的一种可扩展的格式，可适用于标准清晰度电视和高清晰度电的格式，可适用于标准清晰度电视和高清晰度电视。视。DVDV压缩最早是由标准和高清晰度家用压缩最早是由标准和高清晰度家用VCRVCR制造制造商的一个联盟研发的。商的一个联盟研发的。DVDV使用使用13.5MHz13.5MHz采样采样率率,411,411编码

11、，并用编码，并用8 8比特代码来提高信噪比，比特代码来提高信噪比，其空间压缩比为其空间压缩比为5151。DVDV通过对实质上不活动的通过对实质上不活动的视频图像的倡这种压缩从标准的视频图像的倡这种压缩从标准的25Mb/s25Mb/s扩展到扩展到DVCPRO50DVCPRO50中的中的50Mb/s50Mb/s。SonySony则提供基于则提供基于DVDV压缩的压缩的DVCAMDVCAM系列系列VTRVTR。用于广播电视的。用于广播电视的DVCPR0DVCPR0摄像机主摄像机主要有两种机型：一种是要有两种机型：一种是DVCPR025DVCPR025，一种是，一种是DVCPR050DVCPR050。

12、 （4 4）MPEGMPEG简介简介 MPEGMPEG标准的数字压缩基本步骤是：先将模拟视标准的数字压缩基本步骤是：先将模拟视频转换为数字视频后按时序分组，每个图像组频转换为数字视频后按时序分组，每个图像组（GOPGOP）选定一个基准图像，利用运动估计减少图）选定一个基准图像，利用运动估计减少图像间的时间冗余，最后将基准图像和运动估计误像间的时间冗余，最后将基准图像和运动估计误差进行离散余弦变换（差进行离散余弦变换（DCTDCT）、系数量化和熵编码）、系数量化和熵编码（VLCVLCRLCRLC）以消除空间冗余。）以消除空间冗余。MPEGMPEG专家组最初专家组最初的任务有的任务有3 3个：实现

13、个：实现1.5Mb/s1.5Mb/s，10Mb/s10Mb/s，40Mb/s40Mb/s的的压缩编码标准，即压缩编码标准，即MPEG-1MPEG-1，MPEG-2MPEG-2，MPEG-3MPEG-3，其，其中中MPEG-3MPEG-3于于19921992年被撤消。年被撤消。 MPEG-1MPEG-1标准用于运动图像及其音频编码标准，着标准用于运动图像及其音频编码标准，着重于高压缩率，具有低带宽和低分解力，视频速重于高压缩率，具有低带宽和低分解力，视频速率大致为率大致为1.5Mb/s1.5Mb/s。其基本算法是对于压缩水平方。其基本算法是对于压缩水平方向（向（360360个像素）和竖直方向（个

14、像素）和竖直方向（288288个像素）的空个像素）的空间分辨率，对于每秒间分辨率，对于每秒24302430幅画面的运动图像有比幅画面的运动图像有比较好的效果。较好的效果。MPEG-lMPEG-l标准还提供了一些录像机的标准还提供了一些录像机的功能：正放、图像冻结、快进、快倒和慢放等，功能：正放、图像冻结、快进、快倒和慢放等，以及随机存储的功能。以及随机存储的功能。MPEG-lMPEG-l标准还采用了一系标准还采用了一系列技术以获得高压缩比：列技术以获得高压缩比： 对色差信号进行亚采样，减少数据量；对色差信号进行亚采样，减少数据量； 采用运动补偿技术减少著行量化，舍去不重要的采用运动补偿技术减少

15、著行量化，舍去不重要的信息，将量化后信息，将量化后DCTDCT分量按照频率重新排序分量按照频率重新排序; ; 将将DCTDCT分量进行变字长编码；分量进行变字长编码； 对每个数据块的直流分量对每个数据块的直流分量(DC)(DC)进行预测差分编码。进行预测差分编码。 MPEG-2MPEG-2标准与标准与MPEG-1MPEG-1标准相似，其比特率比后者标准相似，其比特率比后者高得多，因而要求较高的带宽和分解力。高得多，因而要求较高的带宽和分解力。MPEG-2MPEG-2标准可定义高达标准可定义高达400Gb/s400Gb/s的比特率和的比特率和16000160001600016000像素的图像。其

16、采用帧内编码与像素的图像。其采用帧内编码与GOPGOP（图像组）内（图像组）内分为分为I I帧（帧内编码帧）、帧（帧内编码帧）、P P帧（向前预测编码帧（向前预测编码帧）、帧）、B B帧（双向预测帧），对它们采取不同的压帧（双向预测帧），对它们采取不同的压缩编码方式。缩编码方式。19961996年年1 1月，国际慕尼黑团体会议上月，国际慕尼黑团体会议上又确认了具有高广播级质量和高编辑精度的又确认了具有高广播级质量和高编辑精度的MPEG-MPEG-2MPML2MPML标准，它允许较短的标准，它允许较短的GOPGOP，使之适应于节目，使之适应于节目制作的精确编辑。制作的精确编辑。MPEG-2MPE

17、G-2在处理图像的在处理图像的“简单简单”与与“复杂复杂”区域能自动变换压缩率，它能在同一区域能自动变换压缩率，它能在同一帧内使用不同的压缩比，因而更加有效。在压缩帧内使用不同的压缩比，因而更加有效。在压缩成相同图像质量的条件下，成相同图像质量的条件下，MPEG-2MPEG-2图像所占的空图像所占的空间只是间只是M-JPEGM-JPEG图像的图像的10%10%15%15%。在图像采集、制。在图像采集、制作、传输、播出等各领域中，作、传输、播出等各领域中，MPEG-2MPEG-2已逐渐被广已逐渐被广泛采用。泛采用。 MPEG-4MPEG-4除完全支持除完全支持MPEG-1/2MPEG-1/2已提

18、供的全部视频功已提供的全部视频功能，包括在不同输入格式、帧率、比特率下对标能，包括在不同输入格式、帧率、比特率下对标准矩形区域图像序列进行有效编码外，还增加了准矩形区域图像序列进行有效编码外，还增加了新的功能：为提高传输效率，新的功能：为提高传输效率，MPEG-4MPEG-4采用采用“子图子图形形”预测和编码技术，它把静止的背景作为预测和编码技术，它把静止的背景作为“子子图形图形”，首先发往收端，作为第一帧同时存储于，首先发往收端，作为第一帧同时存储于编码器与解码器内，再利用摄像机的移动、旋转编码器与解码器内，再利用摄像机的移动、旋转和缩放，摄取背景前出现的视频对象，再将其分和缩放，摄取背景前

19、出现的视频对象，再将其分开进行编码，形成视频序列进行传送，进而重建开进行编码，形成视频序列进行传送，进而重建原来的图像。这种技术对实现多媒体数据库十分原来的图像。这种技术对实现多媒体数据库十分有利，同时还可以改善图像质量。有利，同时还可以改善图像质量。MPEG-4MPEG-4是一种是一种高效率的编码标准，其最低码率可达到高效率的编码标准，其最低码率可达到564kbps564kbps。对于具体视频而言，其交互性和可操作性，在多对于具体视频而言，其交互性和可操作性，在多媒体应用领域中又可以与各种编码兼容。媒体应用领域中又可以与各种编码兼容。MPEG-7MPEG-7建立在建立在MPEG-4MPEG-

20、4的基础上，用很少的特征对信息内的基础上，用很少的特征对信息内容进行检索。例如对图形，只要画出很少几条线容进行检索。例如对图形，只要画出很少几条线就可以找到包括该特征的相应图形、商标等。就可以找到包括该特征的相应图形、商标等。 常用数字压缩格式的比较常用数字压缩格式的比较 M-JPEGM-JPEG，DVDV和和MPEGMPEG作为视频工业中的作为视频工业中的3 3种主要种主要的压缩技术，它们都基于的压缩技术，它们都基于DCTDCT，它们所记录的图像，它们所记录的图像被转化成统一、量化和可变长度编码的频域系数。被转化成统一、量化和可变长度编码的频域系数。其中，其中，DVDV和典型的和典型的M-JPEGM-JPEG是帧内