視頻壓縮編碼和音頻壓縮編碼的基本原理

一、視頻編碼基本原理
1、視頻信號的冗餘信息
以記錄數字視頻的YUV分量格式爲例,YUV分別代表亮度與兩個色差信號。例如對於現有的PAL制電視系統,其亮度信號採樣頻率爲13.5MHz;色度信號的頻帶通常爲亮度信號的一半或更少,爲6.75MHz或3.375MHz。以4:2:2的採樣頻率爲例,Y信號採用13.5MHz,色度信號UV採用6.75MHz,採樣信號以8bit量化,則數字視頻的碼率爲 :
13.5 * 8 + 6.75 * 8 * 2 = 216Mbit/s
如此大的數據量如果直接進行存儲或傳輸將會遇到很大困難,因此必須採用壓縮技術以減少碼率。

//數字化後的視頻信號能進行壓縮主要依據兩個基本條件:
1》數據冗餘。 例如空間冗餘、時間冗餘、結構冗餘、信息熵冗餘等,即圖像的各像素之間存在着很強的相關性。消除這些冗餘並不會導致信息損失,屬於無損壓縮。
2》視覺冗餘。人眼的一些特性比如亮度辨別閾值,視覺閾值,對亮度和色度的敏感度不同,使得在編碼的時候引入適量的誤差,也不會被察覺出來。可以利用人演的視覺特性,以一定的客觀失真換取數據壓縮。這種壓縮屬於有損壓縮。

數字視頻信號的而壓縮正是基於上述兩種條件(數據冗餘、視覺冗餘),是的視頻數據得以極大的壓縮,有利於傳輸和存儲。一般的數字視頻壓縮編碼方法都是混合編碼,即將變換編碼、運動估計和運動補償來去除圖像的幀間冗餘,用熵編碼來進一步提高壓縮的效率。
2、壓縮編碼的方法
a. 變換編碼
變換編碼的作用是將空間域描述的圖像信號變換到頻率域,然後對變換後的係數進行編碼處理。一般來說,圖像在空間上具有較強的相關性,變換到頻率域可以實現去相關和能量集中。數字視頻壓縮過程中應用廣泛的是離散餘弦變換DCT。
DCT可以將L*L的圖像塊從空間域變換爲頻率域。所以基於DCT的圖像壓縮編碼過程中,首先要將圖像分成互不重疊的圖像塊。接下來才能對每個圖像塊進行DCT變換。
相鄰像素之間的圖像信號有很強的相關性。

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