数字视频技术-h标准

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1、2.3 CCIR601,H.261, H.263,H.264,JPEG标准 简介2.3 CCIR601,H.261, H.263,H.264,JPEG 标准简介CCIR601标准1982年2月国际无线电咨询委员会(CCIR)第15次全会 上，通过了601号标准（ITU-RT.601标准），也称 CCIR601号建议：确定以分量编码为基础，即以图像亮度分量Y和两个 色差分量R-Y(Cr)、B-Y（Cb）为基础进行编码，作 为电视演播室数字编码（广播质量）的国际标准。它使625行电视系统与525行电视系统相互兼容。CCIR601标准规定了彩色电视图像转换成数字图像应 使用的采样频率，非线性RGB和

2、YCrCb两个彩色 空间之间的转换关系等CCIR601标准已改名为ITU-RT.601标准，在美国成为 DI标准。1. CCIR601标准的几项规定（1）对于PAL制、NTSC值的电视系统，模拟视频信号 Y,R-Y,B-Y三分量的采样频率分别为13.5，6.75， 6.75MHZ.这就是著名的4：2：2电视演播室数字编码的国际 标准。即Y,R-Y,B-Y信号分量被采样点数的比例为4 ：2：2，也就是说每采4个Y信号点，同时采R-Y,B- Y信号各两个点。对于PAL制系统，每扫描行有效显示的Y,R-Y,B-Y 信号的样本数（像素）为720：360：360；对于NTSC制系统，其样本数也为720：

3、360：360 。1. CCIR601标准的几项规定（2）每采样点采样值的线性量化比特数（分辨率）分 为两种，即用于演播室的定为10位二进制；用于电 视传输的定为8位二进制。1983.9补充标准（1）规定被编码的Y,R-Y,B-Y信号是经过预校正的 信号；（2）相应于量化等级的第0级和第225级的数据用于 同步，第1级至第254量化等级用于视频信号数据；（3）为便于PAL制和NTSC制的转换，规定625行、 50场或525行、60场两种制式数字有效的亮度信号采 样点数均为720个，两色差信号的样点数均为360个 。事实上，电视系统传输信号的过程中，如果要获得 逼真的图像重现质量，就要求从摄像到

4、显像全过程 的总传输特性是线性的，即显像亮度与景物亮度成 正比。因此，把控制灰度的信号送给LED驱动电路 之前对其进行校正，称之为校正。在校正的过程中 ，还考虑到人的视觉明亮度与物理亮度并不是成线 性关系，使输入输出信号在视觉上呈现线性关系， 以保证LED彩色屏重现电视画面的质量。1983.9补充标准4：2：2标准被称为图像信号数字编码的主标准，它 常用于演播室的数字设备及其相互间的连接和国际 节目交流。对于图像信号的信源编码及某些高质量视频信号有 高于4：2：2的编码标准，并且可以相互兼容，4：4 ：4，采样频率均为13.5MHZ。对于电子新闻采访设备和窄带视频传输设备的数据 ，其要求应低于

5、4：2：2，许多国家定为2：1：1， 也就是说采样频率为6.75，3.75，3.75MHZ，每行采 样数为360，180，180个黑电平定义图像数据为0时对应的信号电平，调节黑电平不 影响信号的放大倍数，而仅仅是对信号进行上下平 移。如果向上调节黑电平，图像将便暗，如果向下 调节黑电平图像将变亮。白电平白电平与黑电平对应，它定义的是当图像数据为255 时对应的信号电平，它与黑电平的差值从另一角度 定义了增益的大小，在相当多的应用中用户看不到 白电平调节，原因是白电平已在硬件电路中固定， 比如HV系列摄像机。 2.H.261, H.263标准1. H.261标准是由国际电报电话咨询委员会（CCI

6、TT）于1990年12 月完成和批准的。该标准适用于电视电话（所用的电话网络为综合业 务数据网ISDN）和电视会议（规定数据速率为 p*64kbit/s，p为正整数），作为图像业务的图像编解 码，因而H.261标准也简称为p*64标准。2.H.261, H.263标准对于图像清晰度要求不太高的面对面的电视电话， 规定其数据速率为64-128kbit/s;对图像清晰度要求较高的电视会议等，规定其数据 速率可384kbit/s(6*64kbit/s),最高可达1920kbit/s。通常窄带ISDN的最高传输率为1920kbit/s,次最高传输 速率也称其为通道容量。2.H.261, H.263标准

7、H.261标准也采用运动补偿、帧间预测等去除图像在 时间域的冗余度；然后用离散余弦变换（DCT）去除图像信息空间的 冗余度；最后用变字长的统计编码去除量化后的DCT系数中 所含的统计冗余度，达到数据压缩的目的。 （ MPEG）H.262 ，H.263， H.263+H.262与MPEG-2标准基本相同，它是一种较高质量 的图像数据编码压缩标准。2.H.263标准H.263标准是一种低数据传输速率的视频压缩编码标 准，其压缩措施与H.261基本相同。所谓基地数据传输速率视频编码技术是对编码后的 数据速率低于64kbit/s的各种编码方法的总称。H.263建议就是极低数据传输速率编码标准之一。视

8、频数据要能在公共模拟电话网上传输，其速率比较 低。P84所谓自适应就是类似机考试题的出题方法一样，在 你答得好的情况下，题目会 越来越难，在你答得差 的情况下，题目会越来越容易，由系统自动完成。 环路滤波器环路滤波器是具有以下两种作用的低通滤波器：在 鉴相器的输出端衰减高频误差分量，以提高抗干扰 性能；在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存 储，并迅速恢复信号。3.H.264标准H.264的前身是由国际电信联盟ITU-T视频编码专家 组（VCEG）于1998年首先提出的，2001年起，ITU-T的VCEG与国际标准化组织ISO/IEC 的MPEG(动态图像专家组)共同组织了联合视频合作 组（J

9、VT），在H.261标准的基础上开发出新一代视频压缩编码标 准H.264，同时它将作为MPEG-4标准中的一个新的第10部分，它与MPEG-4中的第2部分的视频压缩编码标准相比 ，有更优异的性能。3.H.264标准也称为MPEG-4Part10, MPEG-4AVC(高级视频编码)活动图像编码方式的国际标准2003年7月有ITU正式批准，MPEG-2相比，同样的图 像质量下， H.264 的数据速率只有其1/2左右，压缩 比大大提高。通常把H.264称作高级视频编码标准（AVC）3.H.264标准1.结构上设计了视频编码层（VCL）和网络抽象层（ NAL）VCL用于提供高质量的视频编码，NAL

10、提供在不同媒 介上的数据表现形式。2. 采用了全向运动预测和帧内预测技术。对于给定的图像宏块，首先根据其周围的宏块作出预 测值，再对这个预测值和实际值的差值进行编码，与 直接变换编码法相比，使编码效率大大提高。H.264的帧内预测是在空间域中进行的，而H.263+和 MPEG-4的帧内变换是在变换域中进行的3.H.264标准3. 采用更精确的帧间预测技术。H.264标准编码效率 的提高在很大程度上源于帧间预测精确度的提升。例如：H.264中定义了7种不同大小和形状的图像块用于运 动估计，使预测效果更好；H.264采用了1/4像素精确度的运动矢量3.H.264标准4.采用了近似于离散余弦变换（D

11、CT）的基于整数的 4*4变换。即使用了类似于DCT的整数变换，输出为DCT变换 的近似值。由于变换系数为+/-1和+/-2，因此计算时仅需要移位 和相加操作，使运算量大为降低，使数据压缩量大 为提高。3.H.264标准5.采用新的图像类型。H.264中引入了两种新的图像类型，即SP图像和SI图 像前者类似于P帧图像，但它允许在参考图像不同的情 况下重构出相同的图像，这一特性能够实现信号码流 切换、快进、实时访问等功能；SI图像与I帧类似，采用帧内编码，可以在不需要参考 帧的情况下完全相同的重构出另一幅SP图像。3.H.264标准6.纠错编码使用了能削减编码量内容的自适应二进制 算法编码（CA

12、BAC）,并采用后端环路滤波器，以降 低块噪声技术3.H.264特点1.编码效率高，数据压缩比大。2.编解码的复杂程度高3.占用资源较多3.H.264特点1.编码效率高，数据压缩比大。在相同图像质量的条件下，H.264的编码效率比 MPEG-2和H.263基本配置提高了49.2%，即提高了1 倍多；比H.263CHC配置提高了25.4%，即提高了近4倍。也就是说，图像的码率降低了，数据的压缩比大大 提高了。3.H.264特点H.264也分为3个档次，即基本档次，主要档次和扩 展档次。基本档次是该标准的简单版本，应用面较广；主要档次采用了多种提高图像质量和增大压缩比的 算法和技术，如更高压缩效率

13、的算术编码等方法， 并应用了多项专利技术；扩展档次是压缩比更大、性能更好、算法更复杂的 高档次压缩编码方法。3.H.264特点2.编解码的复杂程度高H.264在编码复杂度上要比MPEG-4提高1个量级，在 解码复杂度上要比MPEG-4提高3倍多。与MPEG-2相 比，解码器的软硬件的复杂度几乎要高出几倍，但 在超大规模集成电路技术飞速发展的今天，实现起 来已无问题。3.H.264特点3.占用资源较多在资源占用方面，H.264比MPEG-4高得多。H.264的意义H.264一经面试后，已引起许多广播公司、服务提供 商及消费类电子公司的关注。不少人认为， H.264是 视频压缩编码领域的一次革命，

14、它对视频应用领域 的影响是十分巨大的。日后的硬盘录像机HDD和 DVD录像机的长时间录像也会采用H.264作为编码方 式。单面双层的DVD9光盘有8.5G容量，采用H.264规格 可存放2h的高清晰电视（HDTV）图像，这种方案被 称为HD-DVD9格式。四、JPEG标准JPEG标准是一种静止图像数据压缩的国际标准，为 英文“联合图像专家组”之意，这是一个由ISO（国际 标准化组织）和IEC（国际电工技术委员会）两个机 构联合组成的专家组，负责研究并制定的静态图像 数据压缩编码标准。作为一国际标准，适用范围很广，它既适用于静态 灰度图像的数据压缩，又适用于静态彩色图像的数 据压缩。四、JPEG

15、标准JPEG标准包含由以下两种算法：1.一种是以离散余弦变换（DCT）为基础的有损压缩 算法。其压缩编码大致分为三个步骤:A.使用离散余弦变换去除图像信号中的冗余数据；B.以人眼心理学特征，使用加权函数对DCT的频率 系数进行量化；C、使用霍夫曼可变字长编码器对量化后的频率系数 进行编码。四、JPEG标准这种方法简单易行，方便可靠，在压缩比为25：1的 情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较 ，非图像专家已难于找出它们之间的区别。因此， 这种压缩编码方法应用甚广。P862.采用以预测技术为基础的无损压缩算法，也称预测 压缩第四节 MPEG-1简介MPEG-1简介MPEG是由国际标准化组织

16、（ISO）和国际电工技术 委员会（IEC）联合组成的一个专家组简称，即“动 态图像专家组”，这个专家组研究并制定了相关国际 标准，作为图像、声音及多媒体、超媒体信息的编 码规则。1992年通过了MPEG-1标准，这就是闻名于世的 ISO/IEC11172-1建议书。1993年被确认为国际标准， 1994年又提出了MPEG-2标准，即ISO/IEC13818规范 。MPEG-2是MPEG-1的进一步发展，广播级MPEG-2视 频压缩标准可向下兼容MPEG-1。MPEG-1简介这两种MPEG标准都不是精确的硬件电路实施标准， 它并没有对所有相关内容作严格规定，制式规定了 音视频等数据压缩编码后比特流语句通用性的描述 ，并定义了解码过程，提供了测试解码器精度的实 际例子。这就是说，MPEG标准精确规定的是信号编码后的数 据流格式，而不是编码过程。MPEG-1简介优点是：只要符合MPEG标准的解码