运动图像压缩标准MPEG
JPEG、MPEG标准简介
７ ５
也 就是说 ， 图像 的主要 信 息包 含在 Ｙ 分 量 中． 因而 ， 的量化级 别 比 Ｕ、 的量 化级 别 多一些 ， Ｙ Ｖ 即对 Ｙ 分量 采
用 细量化 ， Ｕ、 采 用粗量 化 ， 对 Ｖ 进一 步提 高压 缩 比． ＧＢ格 式 与 ＹＵＶ 格式 之 间的转 化方 式是 ： Ｒ
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我 们都 知 道 ， 始 的 彩 色 图像 ， 般 由红 、 、 三 原 一 绿 蓝 种基 色 的 图像 组 成． 而人 的视 觉 系统对 彩 色 色度 的感 然 觉 和 亮 度 的敏 感 性 是 不 同 的 ， 这 里 ， 先 介 绍 一 下 在 首 ＹＵＶ 格 式． 这 种 格 式 中 ， 分 量 的 物 理 含 义 就 是 亮 在 Ｙ
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的所 有 信息 ， 只用 Ｙ 分量 就 完 全 能表 示 出一 幅灰 度 图 ， 当同时 考虑 Ｕ、 分量 时 ， Ｖ 就能够 表示 彩 色信 息 ， 样一 这 来 ， 同一种 表示 方法 可 以很方 便 的在灰 度 和彩 色 图之 用
方 便 ．
［ 键 词 ］ 多 媒 体 ； 缩 ； ＰＥＧ ； ＰＥＧ 关 压 Ｊ Ｍ
［ 章 编 号 ］ １ ７ — ０ ７ ２ ０ ） ２ ０ ７ — ３ ［ 图 分 类 号 ］ ＴＰ３ １ ［ 献 标 识 ｔ ３ Ａ 文 ６ ２２ ２ （ ０ ６ ０ —０ ４０ 中 ９ 文 ｉ ！ ￣
运动图像压缩标准
运动图像压缩标准运动图像压缩标准是指对运动图像进行压缩处理时所遵循的一系列规范和标准。
在数字视频传输、存储和处理领域，运动图像压缩是一项重要的技术，它可以有效地减小视频文件的大小，提高视频传输的效率，降低存储成本，并且可以在有限的带宽下实现高质量的视频传输。
本文将介绍几种常见的运动图像压缩标准，以及它们的特点和应用场景。
首先，我们来介绍一下最常见的运动图像压缩标准之一，即MPEG标准。
MPEG标准是由国际标准化组织ISO/IEC的多媒体专家组制定的一系列压缩标准，其中包括了视频压缩标准MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。
MPEG标准采用了一系列先进的压缩算法，如运动补偿、离散余弦变换（DCT）、运动估计等，能够在保证视频质量的前提下，显著地减小视频文件的大小。
MPEG标准被广泛应用于数字电视、DVD、蓝光光盘等领域。
其次，我们介绍一下H.264/AVC标准。
H.264/AVC标准是一种针对高清视频压缩的标准，它采用了更加先进的压缩算法，如帧内预测、变换编码、熵编码等，能够在保持高清视频质量的同时，进一步减小视频文件的大小。
H.264/AVC标准被广泛应用于蓝光光盘、高清数字电视、视频会议等领域，是当前应用最为广泛的视频压缩标准之一。
除了MPEG和H.264/AVC标准外，还有一些其他的运动图像压缩标准，如VP9、HEVC等。
这些标准在不同的应用场景下具有各自的优势，用户可以根据具体的需求选择合适的压缩标准。
在选择运动图像压缩标准时，需要考虑多个因素。
首先是压缩比，即压缩后的视频文件大小与原始视频文件大小的比值。
压缩比越高，说明压缩效果越好，但也可能导致视频质量的损失。
其次是编码复杂度，即压缩算法的复杂程度。
编码复杂度越高，需要的计算资源和时间就越多。
还有就是解码复杂度，即解压缩时所需的计算资源和时间。
在选择压缩标准时，需要综合考虑这些因素，并根据具体的应用场景做出合适的选择。
总的来说，运动图像压缩标准是数字视频领域中的重要技术之一，它可以有效地减小视频文件的大小，提高视频传输的效率，降低存储成本。
MPEG
MPEG-21:由MPEG-7发展而来
应用:数字节目的网上实时交换协议 开展MPEG-21研究工作的目的是： （1）是否需要和如何将不同的协议、标准、技术 等有机地融合在一起； （2）讨论是否需要制定新的标准；
（3）如果具备了前面两个条件，如何将这些不同 的标准集成在一起。
三、运动图象压缩编码的基本方法
• B图象 (Bidirectional Predictive-Picture) 帧内；正向；反向；双向预测
运动序列流的组成
应用:VCD,MP3,
Window95以后提供MPEG-1软件解码器
MPEG-2:1993年 数字电视压缩标准
数据传输率:4Mbps---15Mbps 三部分:第一部分系统是关于多路音频、视频和数据
的复用和同步的规定；第二部分视频主要涉及各种比 特率的数字视频压缩编解码的规定；第三部分音频扩 充了MPEG-1的音频标准，使之成为多通道音频编码系 统，可达到的环绕声5.1声道。
（一）双向预测编码
单向预测：利用过去帧图象进行正向预测 双向预测：利用过去帧图象进行正向预测， 还可以利用未来帧图象进行反向预测。
过去的图象
正向预测
未来的图象
基于过去图象 的正向预测
插入的图象
基于未来图 象的反向预 测
双向预测示意图
(二)图象的类别 P107
为了在保证图像质量基本不降低而又能够获得高的压 缩比，MPEG专家组定义了三种图象: • I图象 (Intra-Picture) 帧内编码的图象 • P图象 (Predictive-Picture) 帧间正向预测；帧内预测
(a)N-1帧
(b)N帧
运动矢量的概念(三)有效图象块的选定无效图象块 有效图象块
MPG是运动图像压缩算法的国际标准
MPG是运动图像压缩算法的国际标准目录1 简介2 标准3 历史4 常见谬误5 全新压缩理念MPGMPG又称MPEG（Moving Pictures Experts Group）即动态图像专家组，由国际标准化组织ISO(International Standards Organization)与IEC(International Electronic Committee)于1988年联合成立，专门致力于运动图像（MPEG视频）及其伴音编码（MPEG音频）标准化工作。
MPG - 简介MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，现已被几乎所有的计算机平台支持。
它包括MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4。
MPEG-1被广泛地应用在VCD（video compact disk）的制作，绝大多数的VCD采用MPEG-1格式压缩。
MPEG-2应用在DVD（Digital Video/Versatile Disk）的制作方面、HDTV （高清晰电视广播）和一些高要求的视频编辑、处理方面。
MPEG-4是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式可以把一部120 min长的电影压缩到300 M左右的视频流，可供在网上观看。
MPEG格式视频的文件扩展名通常是MPEG或MPG。
MPG - 标准MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。
该专家组建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。
及后，他们成功将声音和影像的记录脱离了传统的模拟方式，建立了ISO/IEC1172压缩编码标准，并制定出MPEG-格式，令视听传播方面进入了数码化时代。
因此，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO(International Organization for Standardization)所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。
MPEG标准
MPEG视频数据流的结构
运动图象序列
图片
图片组
图片切片
宏块
MPEG-1数据体系结构
块 8 象 素
8象素
运动序列 表头＋图片组＋结束标志
图片组 一系列图像
图象信号分3个部分:
一个亮度信号Y和两个色度信号U、V Y：U：V＝4：2：2。
色度和亮度 的位置关系
亮度信号Y由偶数个行和偶数个列组成， 色度信号U、V分 别取Y信号在水平、垂直方向的1/2。如图所示， 黑点代表 色度U、V位置，亮度Y位置用白圈表示。
多路复合而成的码流假设以介质特定格式存储在 DSM或网络上, 标准不规定介质特定格式。
系统解码器从输入多路复合流中抽取定时信息,并 对输入流进行分流处理, 输出两个基本流分别给视 频和音频解码器。
视频和音频解码器分别解码输出视频和声音信号。
系统、视频、音频和介质4个解码器之间用定 时信息进行同步。
支持的图像标准分辨率：NTSC制为352×240； PAL制为352× 288，每秒30帧画面, CD音质。
使用MPEG-1的压缩算法, 可将一部120分钟长的 电影压缩到1.2GB左右。因此, 它被广泛地应用于 VCD制作。
4.2 MPEG-1标准
MPEG-1的最终目标是解决数字视频和数 字音频等多样压缩数据流的复合和同步问 题。
多路复合流构造为2层: 系统层和压缩层。系统 解码输入的是系统层; 而视频、音频解码器输
入的是压缩层。
系统解码器执行两类操作:
一类是作用在整个多路复合流上的操作,称为复合流操作; 另一类是作用在单个基本流上的操作,称为特定流操作。
系统层分为两个子层:
一个子层称为包(pack),是复合流操作对象; 另一个子层称为组(packet),它用于特定流操作。
运动图像压缩标准 MPEG
加详细的规定和进一步的完善，克服并解决了
MPEG-1不能满足日益增长的多媒体技术、数
字电视技术对分辨率和传输率等方面的技术要
求缺陷。
1.2 MPEG系列标准
与MPEG-1、MPEG-2相比，MPEG-4具
有如下独特的优点：
（1） 基于内容的交互性
（2）高效的压缩性
（3）通用的访问性
MPEG-4的主要应用领域有：因特网
1.2 MPEG系列标准
5.MPEG-21多媒体框架标准
制定MPEG-21标准的目的是建立一个
规范且开放的多媒体传输平台，让所有的多
媒体播放装置都能透过此平台接收多媒体资
料，使用者可以利用各种装置、透过各种网
络环境去获得多媒体内容，而无须知道多媒
体资料的压缩方式及使用的网络环境。同样
地，多媒体内容提供者或服务业者也不会受
输的在视频序列中处于该帧前的I帧或P帧作预
测参考帧，进行前向运动补偿预测；又用后面
的P帧作预测参考帧，进行后向运动补偿预测。
但B帧不能用来作为对其他帧进行运动补偿预
测的参考帧。
1.1 运动图图像压缩编码的基本方法 一个典型的MPEG图像排列如图1-11所示。
图1-11 典型的MPEG图像帧排列
1.2 MPEG系列标准
2.MPEG-2数字电视标准
MPEG-2标准是针对标准数字电视和高
清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层
的详细规定，标准的正式规范在ISO/IEC13818 中，标准名称为“信息技术——电视图像和伴 音信息的通用编码”。MPEG-2不是MPEG-1的 简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更
1.MPEG-1标准
MPEG-1的标准名称为“信息技术——
mpeg编码标准三大部分
mpeg编码标准三大部分MPEG编码标准包括MPEG-视频、MPEG音频、视频音频同步三大部分。
拓展资料：MPEG格式，它的英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。
MPEG格式，它的英文全称为Moving Picture Expert Group，即运动图像专家组格式，家里常看的VCD、SVCD、DVD就是这种格式。
MPEG文件格式是运动图像压缩算法的国际标准，它采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息，说的更加明白一点就是MPEG 的压缩方法依据是相邻两幅画面绝大多数是相同的，把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的(其最大压缩比可达到200:1)。
目前MPEG格式有三个压缩标准，分别是MPEG－1、MPEG－2、和MPEG－4，另外，MPEG-7与MPEG-21仍处在研发阶段。
MPEG－1：制定于1992年，它是针对1.5Mbps以下数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音编码而设计的国际标准。
也就是我们通常所见到的VCD制作格式。
使用MPEG-1的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影压缩到1.2GB左右大小。
这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盘中的.dat文件等。
MPEG－2：制定于1994年，设计目标为高级工业标准的图像质量以及更高的传输率。
这种格式主要应用在DVD/SVCD的制作(压缩)方面，同时在一些HDTV(高清晰电视广播)和一些高要求视频编辑、处理上面也有相当的应用。
使用MPEG-2的压缩算法，可以把一部120分钟长的电影压缩到4到8GB的大小。
这种视频格式的文件扩展名包括.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盘上的.vob文件等。
MPEG－4：制定于1998年，MPEG－4是为了播放流式媒体的高质量视频而专门设计的，它可利用很窄的带度，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求使用最少的数据获得最佳的图像质量。
MPG是运动图像压缩算法的国际标准
MPG是运动图像压缩算法的国际标准目录1 简介2 标准3 历史4 常见谬误5 全新压缩理念MPGMPG又称MPEG（Moving Pictures Experts Group）即动态图像专家组，由国际标准化组织ISO(International Standards Organization)与IEC(International Electronic Committee)于1988年联合成立，专门致力于运动图像（MPEG视频）及其伴音编码（MPEG音频）标准化工作。
MPG - 简介MPEG是运动图像压缩算法的国际标准，现已被几乎所有的计算机平台支持。
它包括MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4。
MPEG-1被广泛地应用在VCD（video compact disk）的制作，绝大多数的VCD采用MPEG-1格式压缩。
MPEG-2应用在DVD（Digital Video/Versatile Disk）的制作方面、HDTV （高清晰电视广播）和一些高要求的视频编辑、处理方面。
MPEG-4是一种新的压缩算法，使用这种算法的ASF格式可以把一部120 min长的电影压缩到300 M左右的视频流，可供在网上观看。
MPEG格式视频的文件扩展名通常是MPEG或MPG。
MPG - 标准MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。
该专家组建于1988年，专门负责为CD建立视频和音频标准，而成员都是为视频、音频及系统领域的技术专家。
及后，他们成功将声音和影像的记录脱离了传统的模拟方式，建立了ISO/IEC1172压缩编码标准，并制定出MPEG-格式，令视听传播方面进入了数码化时代。
因此，大家现时泛指的MPEG-X版本，就是由ISO(International Organization for Standardization)所制定而发布的视频、音频、数据的压缩标准。
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多媒体技术基础与应用
MPEG-2
MPEG-2是一个直接与数字电视广播有关 的高质量图像和声音编码标准。MPEG2所能提 供的传输率在3～10Mbit/s之间，在NTSC制式 下的分辨率可达720×486，可提供广播级的 图像质量和CD级的音质。MPEG-2主要针对高 清晰度电视(HDTV)所需要的视频及伴音信号， 与MPEG-1兼容。
多媒体技术基础与应用
H.26x与MPEG标准的发展演进
多媒体技术基础与应用
MPEG标准简述
视频能够压缩的根本原因在于视频数据具有 较高的冗余度。压缩就是指冗余的消除，主要基 于两种技术：统计学和心理 视觉。消除统计冗 余的基本依据是视频数字化过程在时间和 空间 上采用了规则的采样过程。视频画面数字化为规 则的像 素阵列，其密集程度适于表征每点最高 的空间频率，而绝大多数画面帧包含非常少甚至 不含这种最高频率的细节。
MPEG-7既不同于基于波形和基于压缩 的表示方式如MPEG-1和MPEG-2，又不同 于基于对象的表示方式如MPEG-4，而是将 对各种不同类型的多媒体信息进行标准化 描述，并将该描述与所描述的内容相联系， 以实现快速有效的搜索。MPEG-7的功能与 其他MPEG标准互为补充。
多媒体技术基础与应用
12.2 基于第一代的视频编码技术-MPEG
MPEG的数据分为MPEG视频、MPEG音频和 同步信号三个部分，视频流包含画面信息， 音频流包含伴音信息，所有播放MPEG图像和 伴音数据所需的时钟信息都包含在同步信号 流中。
多媒体技术基础与应用
MPEG系统的编码过程
多媒体技术基础与应用
MPEG系统的解码过程
以H.264和MPEG-4标准代表了基于对象的
第二代压缩编码技术。它以视听媒体对象 为基本单元，采用基于内容的压缩编码， 充分利用了人眼视觉特性，抓住了图像信 息传输的本质，从轮廓、纹理思路出发， 支持基于视觉内容的交互功能，这适应了 多媒体信息的应用由播放型转向基于内容 的访问、检索及操作的发展趋势。
多媒体技术基础与应用
MPEG流的分层结构
MPEG为更好地表示编码数据，规定了一个分 层的结构，自上到下分别是 ：
MPEG流（MPEG stream） 图像组（GOP，Group of Pictures） 图像（Image） 宏块（Macro block） 块（Block）
多媒体技术基础与应用
MPEG-7
MPEG-7作为MPEG家庭中的一个新 成员，正式名称叫作“多媒体内容描述接 口” ，它将为各种类型的多媒体信息规定 一种标准化的描述，这种描述与多媒体信 息的内容本身一起，支持用户对其感兴趣 的各种"资料"进行快速、有效的检索。
多媒体技术基础与应用
MPEG-7
基于视频平面对象（VOP)的编码
多媒体技术基础与应用
基于视频平面对象（VOP)的编码
视频对象平面（VOP，Video Object
Plane）是MPEG-4视频编码的核心概念。 因此视频对象提取即视频对象分割，是 MPEG-4视频编码的关键技术，也是新一代 视频编码的研究热点和难点.
多媒体技术基础与应用
第12章 数字视频编码标准MPEG与H.26x
12.1 视频编码标准概述
12.2 第一代的视频编码技术：MPEG 12.3 MPEG-4：基于对象的视频编码技术
12.4 基于内容的信息存取与MPEG-7
多媒体技术基础与应用
MPEG家族 与H.26X家族
ITU-T（国际电信联盟远程通信标准化组织） 与ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工委员会)是 制定视频编码标准的两大国际组织。ITU-T的标准 包括H.261，H.262、H.263、H.264、H.265，主 要应用于实时视频通信领域，如会议电视。 MPEG系统标准由ISO/IEC制定，制定的标准主 要有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7等。 主要应用于视频存储(DVD)、广播电视、因特网 和流媒体以及内容服务与管理等方面
多媒体技术基础与应用
第二代压缩编码技术
MPEG-4则代表了基于模型/对象的第二代
压缩编码技术，它充分利用了人眼视觉特 性，抓住了图像信息传输的本质，以对象 的轮廓、纹理、位移特征，支持基于视觉 内容的交互功能，适应了多媒体信息的应 用由播放型转向基于内容的访问、检索的 发展趋势。
多媒体技术基础与应用
是采用第一代压缩编码技术，着眼于图像信号的 统计特性来设计编码器。空间域的压缩依赖于图 像大块区域中相邻象素间的相似之处。在帧间编 码的情况下，每一帧图像划分成宏块以进行运动 补偿和编码以压缩时间冗余度。
多媒体技术基础与应用
第一代视频编码技术： 基于块的编码与运动补偿技术基础与应用
MPEG-4
MPEG-4采用第一代视频编码的核心技术，如 变换编码、运动估计与运动补偿、量化、熵编码 外，还提出了一些新的有创见性的关键技术，并 在第一代视频编码技术基础上进行了卓有成效的 完善和改进。 MPEG-4实现基于内容交互的首要任务就是 把视频/图像分割成不同对象或者把运动对象从背 景中分离出来，然后针对不同对象采用相应编码 方法，以实现高效压缩。因此视频对象提取即视 频对象分割，是MPEG-4视频编码的关键技术， 也是新一代视频编码的研究热点和难点。
多媒体技术基础与应用
MPEG-1
MPEG-1标准 1992年公布，其任务是在一 种可接受的质量下，把视频和伴音信号压缩 到速率大约为1.5Mb/s或更高的单一的MPEG数 据流。它可对SIF（标准交换格式）分辨率 (NTSC制式为352×240；PAL制式为352×288) 的图像进行压缩，每秒播放30帧，具有CD音 质，图像质量基本与VHS家用录像机相当。
视频编码技术的发展的三个阶段
多媒体技术基础与应用
第一代视频压缩编码技术
第一代视频压缩编码也可称之为传统的压缩编码
方式，它建立在Shannon信息论的基础上，以经 典的集合论为基础，用概率统计模型来描述信源， 压缩就是去掉数据的冗余。
多媒体技术基础与应用
第一代视频压缩编码技术
MPEG-1、MPEG-2、H.261、H.262、H.263都