CH6数字电视的国际标准

CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院12019/10/12CH6数字电视的国际标准6.1国际标准概述表6-1是常用视频数据压缩标准标准编号全称应用JPEGISO／IECl0918多灰度静止图像的数字压缩编码图片压缩、数码相机H.261ITU-T建议H.261p×64kb/s视听业务的视频编解码器会议电视、可视电话H.263ITU-T建议H.263低于64kb／s的窄带通信信道的视频编码可视电话MPEG-1ISO／IEC11172具有1.5Mb／s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码VCD、电视监控MPEG-2ISO／IEC13818通用的运动图像及其伴音的编码DVD、SDTV、HDTVMPEG-4ISO／IEC14496音视频通用对象编码IP网、交互视频视频压缩编码标准主要是由国际标准化组织(ISO/IEC)和国际电信联盟(ITU)制定。表6-2ITU标准与ISO/IEC标准对应关系CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院22019/10/126.1.1电视演播室数字编码国际标准CCIR601(1)采用亮度信号Y和两个色差信号（R-Y）和（B-Y）分量编码，其取样频率分别为13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz。(2)选取8bit均匀量化(256个量化级，即码电平从0～255，相当于二进制00000000～11111111)，在抽样、量化前须对三个分量信号进行γ校正。(3)每个数字有效行分别有720个亮度取样点和360×2个色差信号取样点，即4∶2∶2格式。(现国际电信联盟无线电通信部门ITU-R)R---RadiocommunicationSectorITU--InternationalTelecommunicationsUnionCH6数字电视的国际标准南航信息工程学院32019/10/12CCIR601数字电视编码图6-1数字电视信号分量编码原理框图CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院42019/10/126.1.2静态图像数据压缩标准JPEG是数字图像压缩国际标准，含两种基本压缩方式：（JointPictureExpertGroup）1、无损压缩（预测压缩）2、有损压缩联合图像(静止)专家组以DCT变换为基础的压缩方法，其压缩比较高，是JPEG以二维DPCM为基础的压缩方式，解码后能完全精确地恢复原图像采样值，其压缩比低于有CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院52019/10/126.1.3．H.26x标准包括H.261、H.262、H.263和H.264等视频编码标准。H.261标准的信号适合在较高速率的ISDN数字网上传输，H.262是图像质量较高的图像压缩标准，H.263是极低速率的视频编码标准，H.264在性能上超越H.263，是AVC或MPEG-4第四部分，可用于视频会议。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院62019/10/126.1.4．MPEG标准MPEG是ISO和IEC两个国际组织的联合技术委员会(JTCI---JointTechnicalCommitteeISO/IEC)领导下的“活动图像专家组”的英文简称，1988年成立以来已经制定了包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等多个数字视频／数字音频压缩编码标准。（MovingPictureExpertGroup）CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院72019/10/126.1.5超高清晰度成像(HRI)建议(ITU-RBT.1201)ITU-RBT.1201建议提出了超高清晰度成像(HRI)格式和规范建议。表6-1HRI４种图像格式规范建议(HRI---HighResolutionImage直译为高分辨图象)CH6数字电视的国际标准6.16JVT标准H.264/AVC特点：(JointVideoTeam)JVT是由ISO/IECMPEG和ITU-TVCEG成立的联合视频工作组（JointVideoTeam），致力于新一代数字视频压缩标准的制定。JVT标准在ISO/IEC中的正式名称为：MPEG-4AVC(part10)标准；在ITU-T中的名称:H.264。1、和以往标准相比最多可节省50％的码率，使存储容量大大降低；2、不同分辨率、码率下都能提供较高的视频质量；3、易于视频会议、视频电话，更易实现网络传输。CH6数字电视的国际标准6.1.7．AVS标准1.AVS视频编码标准内容（AudioVideocodingStandard）由我国的“数字音视频编解码技术标准工作组”制定。AVS1.0包括系统、视频、音频和一致性等标准支撑部分。包括：变换、量化、预测、变长编码、环路滤波器、帧间预测、熵编码器和场编码。图6-1AVS视频编码器框图前5个模块使用不受专利保护的公开技术，后3个模块是创新技术。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院102019/10/12(1)高效2.AVS标准的特点比MPEG-2编码效率高2倍,与H.264编码效率相当。(2)复杂度低编码复杂度相当于H.264的30％，解码复杂度相当于H.264的70％。AVS只有2个参考图像，最小运动补偿块为8×8；许多在HD-TV和HD-VD(HighDefinitionVideoDisk高清晰度视盘)应用中不需要的编码工具被删除，与MPEG-2兼容。电视台现有的基于MPEG-2编辑与传输系统不需要改变。(3)许可费低MPEG-2许可费为20元，而AVS初步定为1元。CH6数字电视的国际标准6.2H.261标准6.2.1概述1990年12月国际电报电话咨询委员会(CCITT)通过H.261标准，是一种用于双向通信的ITU标准，主要用于在综合业务数字网ISDN上传输电视电话会议等低码率的多媒体领域。采用p×64kbit/s的声像业务的图像编解码，其中p=1,2,…，32，为实现低成本，只用Y、U、V为4∶2∶0的一种格式。帧格式有两种，CIF（352288）和QCIF（176144）。CH6数字电视的国际标准6.2.2H.261标准的图像格式其中CIF(CommonIntermediateFormat)为通用中间格式，QCIF(QuarterCIF)为1/4通用中间格式，SQCIF为扩展的通用中间格式，4CIF为4倍的通用中间格式，16CIF为16表6-2H.261与H.263图像格式CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院132019/10/12H.261图像的像素结构1.宏块2.宏块组3.每帧图像每块为8×8个像素，每宏块为16×16个像素每个宏块组为176×48[(16×11)×(16×3)]个像素每帧CIF格式图像为352×288[(176×6)×(48×6)]个像素CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院142019/10/126.2.3H.261信源编码器图6-2H.261编码器方框图采用基于运动补偿的帧间预测和对原始图像数据进行8×8共64个像素的DCT（设置自适应量化器；再采用Huffman或算术变字长编码（VCL）实现熵编码。图像输入以宏块MB为单位输入，MB中包含亮度信号Y的4个8×8像素方块，色度信号Cb、Cr的各一个8×8像素方块，共6个8×8像素方块。CH6数字电视的国际标准1、帧内编码模式帧内帧I图像采用帧内编码，不参考其它图像帧而只用本帧信息进行编码。编码图像仅经DCT，量化器和比特流编码器即生成编码比特流，而不经过预测环处理。DCT直接应用于原始的图像数据。游程编码RLE(run-lengthcoding)差分脉冲编码调制(DPCM)图6-3帧内图像压缩编码算法框图CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院162019/10/122、帧间编码模式(1)预测帧P(Predictivecodedpicture)图像压缩编码算法前向预测编码帧图像，参照前一幅I帧或P帧图像做运动补偿的帧间预测图6-4预测图像P的压缩编码算法框图原图像先与帧存储器中的预测图像比较，算出运动矢量，由此矢量和参考帧生成预测图像。而后将原图像与预测像素差值进行DCT变换，再经量化器和比特流编码器生成输出编码比特流。进行更有效的；通常用于进一步预测之参考。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院172019/10/12(2)双向预测帧B压缩编码算法双向预测编码帧图像，参照前一幅(I帧或P帧)和后一幅（P帧）图像做运动补偿的双前向预测编码。提供最高的压缩。(BidirectionallyPredictedPicture)图6-5双向预测图像B的压缩编码算法框图CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院182019/10/123、环路滤波器表6-2(1)环路滤波器的系数环路滤波器属于低通滤波器，用于帧间编码模式时消除运动补偿过程中的高频噪波。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院192019/10/12表6-2(2)环路滤波器的系数CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院202019/10/126.2.4H.261信源解码器图6-6H.261解码器方框图CH6数字电视的国际标准6.3JPEG标准6.3.1基于DCT的编码器和解码器图6-7JPEG编解码原理框图CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院222019/10/121、DCT的编码原理(1)DCT变换(2)量化输入端将原图像分成8×8像素块(Block)后送入DCT变换器，目的是去除图像数据的空间冗余。利用人眼的视觉特性设计量化表。1611101624405161121214192658605514131624405769561417222951878062182237566810910377243555648110411392496478871031211201017292959811210010399亮度量化表色度量化表17182447999999991821266699999999242656999999999947669999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999CH6数字电视的国际标准(3)之字形扫描(4)可变长熵编码编码之前，需要把二维的变换系数矩阵转换为一维序列。为消除码字中的统计冗余，采用可变长熵编码。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院242019/10/126.4MPEG标准6.4.1MPEG-1标准（MovingPictureExpertGroup）1992年制定，主要任务是制订活动图像及相应的声音及数字存储媒体上用于存储及重放时的压缩编码标准。MPEG-1“用于高至1.5Mb/s的数字存储媒体的活动图像和相应的音频编码”。基本目标是将活动的视频图像及其伴音进行压缩编码等处理，形成一个复合的既包括视频又包括音频信息的统一的二进制比特流，同时还要保持图像和声音的同步，压缩比可高达200：1，相当VHS画质。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院252019/10/121、MPEG-1标准的内容最主要的三部分：MPEG系统，MPEG视频和MPEG音频。亮度、色度块均由8×8个像素组成，块是MPEG-1中最小的图像处理单元，由4个8×8的亮度块和两个8×8的色度块组成。MPEG-1允许用户在任何两参数帧（I或P帧）之间安排任意幅B帧。MPEG-1标准的出现极大地推动了VCD以及影视节目存储的应用与发展。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院262019/10/12MPEG-1编解码过程图6-9MPEG-1编解码过程图6-11通信处理板电路框图图6-10MPEG-1解码器系统实现框图缓存器来平滑时变的数码率，以便和信道的码率相匹配。CH6数字电视的国际标准南航信息工程学院272019/10/122、MPEG中的三种图像类型(1)I帧(Intra-Frame)(2)P帧(Predicated-Frame)是帧内压缩，不使用运动补偿，提供中等的压缩比。由于I帧不依赖于其他帧，所以是随机存取的入点，同时是解码中的基准帧。根据前面的I