多媒体原理与系统设计第8章：数字视频编码

多媒体原理与系统设计第八章数字视频编码视频编码原理H.261H.263MPEG-1/2MPEG-4一、视频编码原理1、视频数据分层PicturelayerSequencelayerSlicelayerMacroblocklayer8x8blocklayer2、视频图像的类型I-frame：采用帧内编码的图像P-frame:采用单向预测编码的图像B-frame:采用双向预测编码的图像3、P/B图像的处理过程CodingimageReferenceimageCodingmacroblockMatchedmacroblockdifferenceDCTquantizationRLEHuffmancodeccompresseddataMotionvectorProcessingforPimages编码图像参考图像编码宏块匹配宏块求差值DCT量化RLEHuffman编码压缩数据运动矢量B图像的处理运动矢量匹配宏块M1+M22参考图像M1M24、块匹配标准-绝对差（AE,

absolutedifference）-均方差（MSE,

mean-squareerror）-平均绝对差（MAD,meanofabsoluteframedifference）5、最佳匹配宏块搜索算法-二维对数法（2D-logarithmicsearch，MSE)111122233344555运动矢量:d(dx,dy)dxdy参考图像-三步法（three-stepsearch，MAD)Motionvector:d(dx,dy)dxdyReferenceimage-对偶搜索法（conjugatesearch，MAD)运动矢量d(dx,dy)dxdy参考图像小结：

视频图像编码主要利用了帧间相似性，即视频序列在时间维度上的冗余性。通过运动搜索算法，在参考图像（又称预测图像）中寻找最佳匹配宏块，并得到运动向量，这个过程称为运动估计。之后计算编码图像块与匹配块之间的差值。解码时，在预测图像块的基础上，通过补充残差，得到解码图像块。这个过程称为运动补偿。运动补偿也指利用相邻帧的差别实现压缩编码的方法。二、H.261H.261isanearlierdigitalvideocompressionstandardinitiatedbyCCITTin1988.Thisstandardwasdesignedforvideophone,videoconferencing,andotheraudiovisualservicesoverISDNtelephonelines.H.261framesequenceH.261encoderH.261decoder三、H.2631、支持更多的格式2、Unrestrictedmotionvectormode3、Syntaxbasedarithmeticcodingmode4、Advancedpredictionmode5、PB-framemode四、MPEG-1/2

MPEG-1采用了I、B、P的帧分类

MPEG-1帧内量化表与帧间量化表不同

MPEG-2采用分场压缩技术

MPEG-2的DCT系数行程编码之字形扫描方式五、MPEG-41、MPEG-4的基本概念视频对象（VideoObject,VO）一个视频对象是指视频图像序列中的同一个物理对象。一个VO

视频对象区（VideoObjectPlane,VOP）位于一个图像中的视频对象称为一个视频对象区。

VOP2

MPEG-4的编码方法

帧视频对象编码

当把一个帧看成一个视频对象区的时候，MPEG-4采用与MPEG-1/2相同的编码算法，所以MPEG-4兼容MPEG-1/MPEG-2。任意视频对象的编码引入形状自适应宏块网格的概念原始图像形状自适应宏块网格（又称VOPwindow）shift轮廓宏块标准宏块轮廓编码1)构造α二值平面用形状自适应宏块网格覆盖VOPs3)对轮廓宏块使用运动预测编码加算术编码白色像素值轮廓宏块黑色像素值纹理编码（texturecoding）将视频图像序列分成I-VOP、P-VOP和B-VOP用形状自适应宏块网格覆盖VOPs对标准宏块使用DCTcodec方法编码对形状宏块，先填充VOP之外但仍然在形状宏块内的那一部分，然后运用DCTcodec方法编码3

MPEG-4面向对象的表示与交互式框架复用编码解复用解码编排AudioVideo存储对象存储对象网络MPEG-4也称甚低比特率影音编码（Very-lowbitrateaudio-visualcoding)。主要用于移动通信（mobiletelecom