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視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)綜述( 二 )

云知道


二、M-JPEG
M-JPEG（Motion- Join Photographic EXPerts Group）技術(shù)即運(yùn)動(dòng)靜止圖像（或逐幀）壓縮技術(shù)，廣泛應(yīng)用于非線(xiàn)性編輯領(lǐng)域可精確到幀編輯和多層圖像處理，把運(yùn)動(dòng)的視頻序列作為連續(xù)的靜止圖像來(lái)處理，這種壓縮方式單獨(dú)完整地壓縮每一幀，在編輯過(guò)程中可隨機(jī)存儲(chǔ)每一幀，可進(jìn)行精確到幀的編輯，此外M-JPEG的壓縮和解壓縮是對(duì)稱(chēng)的，可由相同的硬件和軟件實(shí)現(xiàn) 。但M-JPEG只對(duì)幀內(nèi)的空間冗余進(jìn)行壓縮 。不對(duì)幀間的時(shí)間冗余進(jìn)行壓縮，故壓縮效率不高 。采用M-JPEG數(shù)字壓縮格式，當(dāng)壓縮比7:1時(shí)，可提供相當(dāng)于Betecam SP質(zhì)量圖像的節(jié)目 。


JPEG標(biāo)準(zhǔn)所根據(jù)的算法是基于DCT（離散余弦變換）和可變長(zhǎng)編碼 。JPEG的要害技術(shù)有變換編碼、量化、差分編碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、霍夫曼編碼和游程編碼等
M-JPEG的優(yōu)點(diǎn)是：可以很輕易做到精確到幀的編輯、設(shè)備比較成熟 。缺點(diǎn)是壓縮效率不高 。
此外，M-JPEG這種壓縮方式并不是一個(gè)完全統(tǒng)一的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，不同廠(chǎng)家的編解碼器和存儲(chǔ)方式并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定格式 。這也就是說(shuō)，每個(gè)型號(hào)的視頻服務(wù)器或編碼板有自己的M-JPEG版本，所以在服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸、非線(xiàn)性制作網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸都根本是不可能的 。
三、MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)
MPEG是活動(dòng)圖像專(zhuān)家組(Moving Picture Exports Group)的縮寫(xiě)，于1988年成立，是為數(shù)字視/音頻制定壓縮標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)家組，目前已擁有300多名成員，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司 。MPEG組織最初得到的授權(quán)是制定用于“活動(dòng)圖像”編碼的各種標(biāo)準(zhǔn)，隨后擴(kuò)充為“及其伴隨的音頻”及其組合編碼 。后來(lái)針對(duì)不同的應(yīng)用需求，解除了“用于數(shù)字存儲(chǔ)媒體”的限制，成為現(xiàn)在制定“活動(dòng)圖像和音頻編碼”標(biāo)準(zhǔn)的組織 。MPEG組織制定的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有不同的目標(biāo)和應(yīng)用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21標(biāo)準(zhǔn) 。
1．MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)
MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)于1993年8月公布，用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼 。該標(biāo)準(zhǔn)包括五個(gè)部分：
第一部分說(shuō)明了如何根據(jù)第二部分（視頻）以及第三部分（音頻）的規(guī)定，對(duì)音頻和視頻進(jìn)行復(fù)合編碼 。第四部分說(shuō)明了檢驗(yàn)解碼器或編碼器的輸出比特流符合前三部分規(guī)定的過(guò)程 。第五部分是一個(gè)用完整的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的編碼和解碼器 。
該標(biāo)準(zhǔn)從頒布的那一刻起，MPEG-1取得一連串的成功，如VCD和mp3的大量使用，Windows95以后的版本都帶有一個(gè)MPEG-1軟件解碼器，可攜式MPEG-1攝像機(jī)等等 。
2．MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)
MPEG組織于1994年推出MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)視/音頻服務(wù)與應(yīng)用互操作的可能性 。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視和高清楚度電視在各種應(yīng)用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的具體規(guī)定，編碼碼率從每秒3兆比特～100兆比特，標(biāo)準(zhǔn)的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中 。MPEG-2不是MPEG-1的簡(jiǎn)單升級(jí)，MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加具體的規(guī)定和進(jìn)一步的完善 。MPEG-2非凡適用于廣播級(jí)的數(shù)字電視的編碼和傳送，被認(rèn)定為SDTV和HDTV的編碼標(biāo)準(zhǔn) 。
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 。這兩種相關(guān)性使得圖像中存在大量的冗余信息 。假如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)間猜測(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)宏塊可以是前向猜測(cè)，也可以是幀內(nèi)編碼 。B幀圖像采用雙向時(shí)間猜測(cè)，可以大大提高壓縮倍數(shù) 。

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