號Y和色差信號Cb、Cr的形式。4:2:2格式中亮度信號的抽樣頻率為13.5MHz,兩個色差信號的抽樣頻率均為6.75MHz,這樣空間的抽樣結構中亮度信號為每幀720x576樣值,Cb,Cr都為360x576樣值,即每行中每隔一個像素對色差信號抽一次樣,如圖3所示,○代表Y信號的抽樣點,×代表Cb,Cr信號的抽樣點。
4:4:4格式中,亮度和色差信號的抽樣頻率都是13.5MHz,因此空間的抽樣結構中亮度和色差信號都為每幀720x576樣值。而4:2:0格式中,亮度信號的抽樣頻率13.5MHz,空間的抽樣結構中亮度信號為每幀720x576樣值,Cb,Cr都為360x288樣值,即每隔一行對兩個色差信號抽一次樣,每抽樣行中每隔一個像素對兩個色差信號抽一次樣。
通過上述分析不難計算出,4:2:0格式中,每四個Y信號的像塊空間內的Cb,Cr樣值分別構成一個Cb,Cr像塊;4:2:2格式中,每四個Y信號的像塊空間內的Cb,Cr樣值分別構成兩個Cb,Cr像塊;而4:4:4格式中,每四個Y信號的像塊空間內的Cb,Cr樣值分別構成四個Cb,Cr像塊。相應的宏塊結構正是以此基礎構成的。
宏塊層之下是像塊層,像塊是MPEG-2碼流的最底層,是DCT變換的基本單元。MP@ML中一個像塊由8x8個抽樣值構成,同一像塊內的抽樣值必須全部是Y信號樣值,或全部是Cb信號樣值,或全部是Cr信號樣值。另外,像塊也用於表示8x8個抽樣值經DCT變換後所生成的8x8個DCT係數。
在幀內編碼的情況下,編碼圖像僅經過DCT,量化器和比特流編碼器即生成編碼比特流,而不經過預測環處理。DCT直接應用於原始的圖像數據。
在幀間編碼的情況下,原始圖像首先與幀存儲器中的預測圖像進行比較,計算出運動矢量,由此運動矢量和參考幀生成原始圖像的預測圖像。而後,將原始圖像與預測像素差值所生成的差分圖像數據進行DCT變換,再經過量化器和比特流編碼器生成輸出的編碼比特流。
可見,幀內編碼與幀間編碼流程的區別在於是否經過預測環的處理。
關鍵技術環節
餘弦變換DCT
DCT是一種空間變換,在MPEG-2中DCT以8x8的像塊為單位進行,生成的是8x8的DCT係數數據塊。DCT變換的最大特點是對於一般的圖像都能夠將像塊的能量集中於少數低頻DCT係數上,即生成8x8DCT係數塊中,僅左上角的少量低頻係數數值較大,其餘係數的數值很小,這樣就可能隻編碼和傳輸少數係數而不嚴重影響圖像質量。
DCT不能直接對圖像產生壓縮作用,但對圖像的能量具有很好的集中效果,為壓縮打下了基礎。
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量化器
量化是針對DCT變換係數進行的,量化過程就是以某個量化步長去除DCT係數。量化步長的大小稱為量化精度,量化步長越小,量化精度就越細,包含的信息越多,但所需的傳輸頻帶越高。不同的DCT變換係數對人類視覺感應的重要性是不同的,因此編碼器根據視覺感應準則,對一個8x8的DCT變換塊中的64個DCT變換係數采用不同的量化精度,以保證儘可能多地包含特定的DCT空間頻率信息,又使量化精度不超過需要。DCT變換係數中,低頻係數對視覺感應的重要性較高,因此分配的量化精度較細;高頻係數對視覺感應的重要性較低,分配的量化精度較粗,通常情況下,一個DCT變換塊中的大多數高頻係數量化後都會變為零。
碼編程遊與描掃型之
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碼編熵
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存緩道信
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