多媒体技术06视频与编码标准1
音视频编码标准
MPEG-2标准目前分为9个部分，各部分的内容描述如下：
1) 第一部分－ISO/IEC13818-1，System：系统，描述多个视频，音频和数据基本码流合成
传输码流和节目码流的方式。
2) 第二部分－ISO/IEC13818-2，Video：视频，描述视频编码方法。
3. ISO MPEG-2 标准
MPEG组织在1994年推出了MPEG-2压缩标准，并在1995年成为国际标准，编号为ISO/IEC13818。
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，编码码率可达100Mbps。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，它在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和 HDTV的编码标准。
b. 编解码的数据结构
MPEG- 4按照如下五个层次组织要编码的图像，从上至下依次为：视频段VS（Video Session） 、视频对象 VO（Video Object）、视频对象层VOL（Video Object Layer）、视频对象组层 GOV （Group of Video Object Plane）、视频对象平面VOP（Video Object Plane）。
(1)MPEG-4标准的构成
1) 多媒体传送整体框架（DMIF）：主要解决交互网络中、广播环境下以及磁盘应用中多媒体应 用的操作问题。通过DMIF，MPEG-4可以建立起具有特殊品质服务（QoS）的信道和面向每个基本 流的带宽。
2) 数据平面：MPEG-4中的数据平面可以分为传输关系和媒体关系两部分，并引用了对象描述 （OD）和流图桌面（SMT）的概念，使基本流和AV对象在同一场景中出现。
影视多媒体技术专业代码
影视多媒体技术专业代码随着科技的飞速发展，影视多媒体技术已成为当下热门的专业之一。
该专业涵盖了影视制作、动画设计、计算机技术、艺术设计等多个领域，为学生提供了丰富的学习资源和广阔的发展空间。
在影视多媒体行业中，专业代码如同行业的基石，对于从业者来说，掌握专业代码至关重要。
一、影视多媒体技术专业概述影视多媒体技术专业主要培养具备影视制作、动画设计、网络多媒体开发等方面能力的复合型人才。
学生在此专业中，可以学习到影视编导、摄影、剪辑、特效、音效、编程等多方面的知识，为日后从事相关工作打下坚实基础。
二、影视多媒体技术专业代码详解在我国，影视多媒体技术专业代码主要包括以下几个方面：1.影视制作类：主要包括电影、电视剧、网络电影、短视频等制作过程中的技术岗位，如导演、摄影师、剪辑师、特效师等。
2.动画设计类：涉及二维动画、三维动画、定格动画等领域，包括角色设计、场景设计、动画师等职位。
3.计算机多媒体类：包括网页设计、UI设计、交互设计、虚拟现实（VR）技术等。
4.艺术设计类：如平面设计、产品设计、环境艺术设计等。
5.音频视频类：包括音响师、音效师、音频剪辑师等。
三、专业代码在实际应用中的重要性掌握专业代码，不仅有助于学生更好地了解行业动态和就业方向，还能在实际工作中提高工作效率。
以电影行业为例，从导演到摄影师、剪辑师、特效师，都需熟练运用相关代码。
如：导演需要掌握分镜脚本的编写，摄影师需要掌握摄像机参数设置和拍摄技巧，剪辑师需要掌握剪辑软件的使用等。
在动画设计领域，掌握专业代码可以提高角色动作的流畅度和画面效果。
而在计算机多媒体方面，专业代码更是关系到项目的顺利完成。
四、如何正确选择与使用专业代码1.结合个人兴趣和特长选择专业方向。
了解各个方向的特点和要求，明确自己的兴趣所在。
2.学习基础知识。
掌握影视多媒体技术的基本原理和常用工具，如摄影、剪辑、动画制作软件等。
3.动手实践。
积极参与项目，将理论知识运用到实际工作中，不断提高自己的技能水平。
多媒体数据常用压缩标准
MPEG（Motion Picture Experts Group ）标准是ISO/IEC委员会针对全活动视频 的压缩标准系列，包含MPEG-1、MPEG-2 、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21等。
MPEG-1:适用于传输速率为1.5Mbps的数字电视标
准,91年提出草案,93年8月公布
JPEG确定的图像压缩标准的目标是：
编码器应该可由用户设置参数，以便用 户在压缩比和图像质量之间权衡折衷
标准可适用任意类连续色调的数字静止 图像，不限制图像的景像内容
计算复杂度适中，只需一定能力的CPU 就可实现，而不要求很高档的计算机，复 杂的软件本身要易于操作
定义了两种基本压缩编码算法和4种编码 模式
MPEG-2:适用于传输速率为10Mbps 的数字电视标
准,93年提出草案,94年11月公布
MPEG-3:适用于传输速率为40Mbps 的数 字电视标
准,已被MPEG-2取代
MPEG-4:1999年12月公布的多媒体应用标准
MPEG-7:多媒体内容描述接口标准,98年提出,2001
年完成并公布
MPEG-21:正式名称是Multimedia Ｆramework(多媒体
终形成清晰的图像。
下面是顺序模式和渐进模式的示意图
顺序模式 渐进模式
无失真编码模式 采用一维或二维的空间域
DPCM和熵编码。由于输入图像已经是数字化 的，经过空间域的DPCM之后，预测误差值也 是一个离散量，因此可以不再量化而实现无失 真编码。
分层编码模式 这是对一幅原始图像的空间
分辨率，分成多个分辨率进行“锥形”的编码方 法，水平(垂直)方向分辨率的下降 以2的倍数因子改变,先对分辨率最 低的一层图像进行编码，然后将经 过内插的该层图像作为下一层图像 的预测值，再对预测误差进行编码，
第六章-多媒体技术基础习题
第六章-多媒体技术基础习题第六章多媒体技术基础一、是非题.1. 多媒体技术的集成性是指构成多媒体应用系统的硬件设备由多种产品集成而来。
A. 对B. 错2. 多媒体数据压缩和解压缩技术一直是多媒体技术中必须解决的关键技术。
A. 对B. 错3. MIDI文件保存的是MIDI设备演奏的乐曲波形数据。
A. 对B. 错4. 基于内容的检索技术研究是多媒体技术研究的重要领域。
A. 对B. 错5. 声音由频率和振幅两个基本参数决定，频率越高声音越响亮。
A. 对B. 错1．B 2．A 3．B 4．A 5．B6. 数字音频的特点是动态范围大，便于编辑和特效处理,但抗干扰能力差。
A. 对B. 错7. 语音的频率范围主要集中在100Hz～10kHz 范围内。
A. 对B. 错8. MP3数据压缩比可以达到20:1以上。
A. 对B. 错9. 模拟信号数字化时，采样频率超过信号本身频率的两倍以上即可。
A. 对B. 错10. 音频特效常常通过对音频波形的功率强度、时间上的延时、左右声道的混叠平衡等进行调整，达到特殊音响效果。
A. 对B. 错6．B 7．A 8．B 9．A 10．A11. 音频、视频的数字化过程中，量化过程实质上是一个有损压缩编码过程，必然带来信息的损失。
A. 对B. 错12. CMYK颜色模型是通过4种基本颜色按不同比例混合来表示各种颜色。
A. 对B. 错13. 用Photoshop编辑图片时，避免色彩损失的最佳方法是用Lab模式编辑图像，再转换成CMYK 模式打印。
A. 对B. 错14. Flash由于使用了矢量方式保存动画文件，并采用了流式技术，特别适合于网络动画制作。
A. 对B. 错15. 视频是一种动态图像，动画也是由动态图像构成，二者并无本质的区别。
A. 对B. 错11.A 12. B 13. A 14. A 15。
B二、单选题1. 其表现形式为各种编码方式，如文本编码、图像编码、音频编码等的媒体是______。
第6讲-多媒体数据压缩编码方法
0
1
A 0
0 1 C
1 0 D 1 E
B
这幅图像的熵为: H（S）=(15/39) log2(39/15) + (7/39)log2(39/7) + (7/39)log2(39/7) + (6/39)log2(39/6) +(5/39)log2(39/5) = 2.1859 这说明每个符号可用2.1859位表示，39个象素需用85.25位。 编码中以N表示编码器输出码字的平均码长，用熵值衡量是 否最佳编码，即：当N>>H（S）有冗余，不是最佳；N< H(S)，不 可能；N≈H（S）（N稍大于H（S）），是最佳编码。
S=（A，B，C，D，E） 符号 出现的次数(Pi) A 15(0.3846) B 7(0.1795) C 6(0.1538) D 6(0.1538) E 5(0.1282)
log2(1/pi) 1.38 2.48 2.70 2.70 2.96
分配的代码 需要位数 0 15 100 21 101 18 110 18 111 15
• 离散信源
S1, S2 , ..., Sn X p(S ), p(S ), ..., p(S ), 2 n 1
p ( Si ) 1
i 1
n
• 图像的信息熵
H ( X ) p( Si ) I ( Si ) p( Si ) log 2 p( Si ) 1
第6讲 多媒体数据压缩 和信息编码
内 容 提 要
多媒体数据压缩基本特征和方法
图像统计特性
无损数据压缩编码方法 有损数据压缩编码方法
多媒体数据压缩基本特征和方法
1.数据压缩的处理过程：
编码过程：对原始数据进行压缩，便于存储和传输。 解码过程：对压缩数据进行解压，恢复成可用数据。
多媒体技术视频与编码标准
多媒体技术视频与编码标准多媒体技术是指以数字技术作为基础，通过图像、声音、视频等多种媒体形式的集成展示方式。
而编码标准则是为了在传输和存储过程中将多媒体数据进行压缩和解压缩的一种方法。
多媒体技术在现代社会中的应用非常广泛，从电视广播、电影制作到在线视频、游戏、虚拟现实等领域，都离不开多媒体技术的支持。
而编码标准则起到了优化多媒体数据传输和存储的作用，使得多媒体内容能够以更高效、更稳定的方式呈现给用户。
目前，常用的视频编码标准包括MPEG-2、H.264/AVC和HEVC（H.265）。
MPEG-2是最早的数字视频编码标准之一，广泛应用于DVD和数字电视广播。
H.264/AVC是当前最主流的视频编码标准，被广泛应用于在线视频平台和高清电视广播。
而HEVC是最新的视频编码标准，相较于H.264/AVC，具有更好的压缩性能，能够提供更高质量的视频内容。
在多媒体技术中，音频编码标准也是不可或缺的一部分。
常见的音频编码标准包括MP3、AAC和Opus。
MP3是最早流行起来的音频编码标准，它能够在较小的文件大小下保持相对较高的音质。
AAC是一种高级音频编码标准，通常用于音乐和音频流媒体传输。
而Opus是一种适用于各种应用领域的新一代开放式音频编码标准，具有较高的音质和较低的延迟。
在多媒体技术中，还有许多其他编码标准被应用于图像、文字和其他类型的多媒体数据。
例如，JPEG是一种常用的图像编码标准，用于压缩静态图像。
MP4、AVI等是常用的多媒体容器格式，可以包含视频、音频和文本等不同类型的多媒体数据。
总结来说，多媒体技术与编码标准密不可分。
多媒体技术通过利用编码标准对多媒体数据进行压缩和解压缩，实现了高效的传输和存储。
随着技术的不断进步，多媒体技术和编码标准也在不断发展，为用户提供更好的观看和体验体验。
多媒体技术的发展已经成为现代社会不可或缺的一部分。
从电影到电视广播，从网络直播到游戏，多媒体技术为人们提供了丰富多样的视听娱乐体验。
图像视频编码的国际标准以及每种图像和视频编码的技术特点
H.261是ITU-T针对可视电话和会议电视、窄带ISDN等要求实时编解码和低延时应用提出的一个编码标准。该标准包含的比特率为p*64Kbit/s，其中p是一个整数，取值范围为1～30，对应比特率为64Kbit/s～92Mbit/s。
6、H.261
H.261标准大体上分为两种编码模式：帧内模式和帧间模式。对于缓和运动的人头肩像，帧间编码模式将占主导位置；而对画面切换频繁或运动剧烈的序列图像，则帧间编码模式要频繁地向帧内编码模式切换。
1）输入/输出图像彩色分量之比可以是4∶2∶0，4∶2∶2，4∶4∶4。
2）输入/输出图像格式不限定。
3）可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。
4）在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，并可给出传输上不同等级的优先级。
JPEG-2000另一个极其重要的优点就是感兴趣区（ROI，Region Of Interest）特性。用户在处理的图像中可以指定感兴趣区，对这些区域进行压缩时可以指定特定的压缩质量，或在恢复时指定特定的解压缩要求，这给人们带来了极大的方便。在有些情况下，图像中只有一小块区域对用户是有用的，对这些区域采用高压缩比。在保证不丢失重要信息的同时，又能有效地压缩数据量，这就是感兴趣区的编码方案所采取的压缩策略。基于感兴趣区压缩方法的优点，在于它结合了接收方对压缩的主观要求，实现了交互式压缩。
JEPG对图像的压缩有很大的伸缩性，图像质量与比特率的关系如下：
a)15～20比特/像素：与原始图像基本没有区别（transparent quality）。
b)075～15比特/像素：极好（excellent quality），满足大多数应用。
c)05～075比特/像素：好至很好（good to very good quality），满足多数应用。
第6章 视频编码标准
8.SAO滤波
4. 块划分结构
采用CU (Coding Unit)、PU(Prediction Unit)和TU(Transform Unit) 的块划分结构 这三者之间的关系主要是以LCU为基本编码单元，在LCU递归划 分为CU块，每个CU块可以划分成不同的PU块，同时也在CU的 基础上可以进行TU块的递归划分
H.261
2.图象格式 二种分辨率格式, 每个定义的宽高比都是 4:3。 所谓公共中间格式（CIF，Common Intermediate Format）定义一个352行的亮度成 分, 每个成分具有288像素。依照每个2:1:1的需 求，色度成份是用176行进行子抽样，每个有 144像素。四等分CIF（QCIF，Quarter CIF）是 所有成分分辨率的一半（即亮度为176 x 144个 像素，其余为88 x 72个像素）。所有的 H.261 实现必须能够编码和解码 QCIF。CIF是可选择 的。
6.1.3 H.264
1.概述 H.264是ITU-T视频编码专家组(VCEG)和 ISO/IEC活动图像编码专家组(MPEG)的联合视频 组(JVT)开发的一个新的数字视频编码标准，它 既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的 第10部分。2002年6月JVT第5次会议通过了 H.264的FCD板。H.264的压缩率比MPEG-2高 2～3倍，1Mb/s速率的图像效果接近MPEG-2中 DVD的图像质量，是目前手机电视中最为理想的 信源压缩编码标准。
第六章 视频编码标准简介
6.1 H26X
6.2 MPEG-x
6.1 H.26X
6.1.1 H.261 1.概述
早期的ISDN应用主要是视频电话和视频会议系统。 这些对话应用需要在实时中进行编码和解码。在 1984年, CCITT（ITU的前身）的研究组XV建立了一 个专家委员会，为运动图片压缩拟订一个标准。 在五年工作之後，产生了CCITT推荐标准H.261，称 为在 px64Kbit/s 音视服务的视频编解码（Video CoDec for Audiovisual Services at px64Kbit/s）， 并在1990年12月得到接受。
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多媒体技术06视频与编码标准1
隔行扫描的行数必是奇数
• 在隔行扫描中，扫描的行数必须是奇数 • 如前所述，一帧画面分两场，第一场扫描总行数
的一半，第二场扫描总行数的另一半 • 隔行扫描要求第一场结束于最后一行的一半，不
• 1980年代中国开始在单位安装电缆电视
• 1988年汉城奥运会采用MUSE的HDTV转播
多媒体技术06视频与编码标准1
• 1991年日本正式开始MUSE的HDTV广播 • 1993年欧洲开始制定数字电视广播DVB标准 • 1994年中国国务院成立了由11个有关部委组成的
数字HDTV研究开发小组 • 1995年美国通过ATSC数字电视标准 • 1997年中国CCTV进行HDTV广播试验 • 1999年CCTV用HDTV实况转播50周年国庆 • 1999年开始研究，2004年9月14日日本的佳能与
发展为有线电视（电缆电视cable television） • 1949年美国无线电公司研制成功荫罩式彩色显像管 • 1952年美国提出NTSC彩色电视制式 • 1954年美国正式开始彩色电视广播 • 1958年中国开始黑白电视广播 • 1963年联邦德国提出PAL彩色电视制式 • 1964年美国无线电公司发现液晶光电效应，后来发
• 1925年美国人C.F. Jenkins和1926年英国人J.L. Baird相继实现影像粗糙的机械扫描系统
• 1930年P.J.范思沃恩发明电子扫描系统 • 1930年RCA公司改进电子束显像管
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• 1931年V.K. Zworykin发明电视显像管 • 1937年/1939年英国/美国开始黑白电视广播 • 1940年代末美国发明共用天线电视系统，后来逐步
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2．电视技术的发展历史
• 1884年德国工程师P.G. Nipkow发明螺盘旋转扫描器， 用光电池把图像的系列光点转变为电脉冲，实现了最 原始的电视传输和显示
• 1897年阴极射线管(CRT = Cathode-Ray Tube)问世， 后来出现仪器示波管
• 1923年美籍俄罗斯人（美国两院院士）V.K. Zworykin发明电视光电摄像管
• 在隔行扫描中，电子束扫完第1行后回到第3行开始的位 置接着扫，然后在第5、7、……，行上扫，直到最后一 行。奇数行扫完后接着扫偶数行，这样就完成了一帧 (frame)的扫描，如上图(b)所示。由此可以看到，隔行 扫描的一帧图像由两部分组成：一部分是由奇数行组成， 称奇数场，另一部分是由偶数行组成，称为偶数场，两 场合起来组成一帧。因此在隔行扫描中，无论是摄像机 还是显示器，获取或显示一幅图像都要扫描两遍才能得 到一幅完整的图像
• 各种不同的彩色空间在不同的应用中也许会比原始的 RGB彩色空间具有更有用的特性，更有效且更经济
• 在信彩号色和电两视个中色，差用信Y号、，CC11、、CC22彩的色含表义示与法具分体别的表应示用亮有度关：
– 在NTSC彩色电视制中，C1、C2分别表示I、Q两个色差信号； – 在PAL彩色电视制中，C1、C2分别表示U、V两个色差信号； – 在信S号E；CAM彩色电视制中，C1、C2分别表示Db、Dr两个色差
• 由于NTSC制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此 西德于1962年制定了PAL(Phase-Alternative Line相位 逐行交变)制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平 衡调幅制，1967年开始广播。德国、英国等一些西欧国 家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。
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• NTSC(National Television Systems Committee国家电 视系统委员会)彩色电视制是1952年美国国家电视标准 委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制， 1954年开始广播。美国、加拿大等大部分西半球国家， 以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制 式
因此只有485条线的可视数据，实际传送图像的 行数为480行。(480*4/3 = 640，所以VGA = 640*480)
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SECAM制的扫描特性
• SECAM制式与PAL制类似 • 其差别是SECAM中的色度信号是频率调制
(FM)，而且它的两个色差信号：红色差(R‘-Y’) 和蓝色差(B‘-Y’)信号是按行的顺序传输的 • 图像格式为4:3，625线 • 50 Hz，6 MHz电视信号带宽，总带宽8 MHz
–
在CCIR 差信号
601数字电视标准中，C1、C2分别表示Cb、Cr两个色
• 所谓色差(chromatism)是指基色信号中的三个分量信号 (即R、G、B)与亮度信号之差
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YC1C2彩色表示法的优点
在彩色电视中，使用Y、C1、C2有两个重要优点： • ①Y和C1、C2是独立的，因此彩色电视和黑白电视
• 法国1957年起制定了SECAM (法文：Sequential Coleur Avec Memoire顺序颜色传送与存储)彩色电视 广播标准，称为顺序传送彩色与存储制，1967年开 始广播。法国、苏联及东欧国家采用这种制式。世 界上约有65个地区和国家使用这种制式
• NTSC制、PAL制和SECAM制都是与黑白电视兼容 制制式，即黑白电视机能接收彩色电视广播，显示 的是黑白图像；而彩色电视机也能接收黑白电视广 播，显示的也是黑白图像
管电子束如何折回，它必须回到显示屏顶部的中 央，这样就可以保证相邻的第二场扫描恰好嵌在 第一场各扫描线的中间。正是这个原因，才要求 总的行数必须是奇数。
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PAL制电视的扫描特性
PAL电视制的主要扫描特性是： • (1) 625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40 ms/帧) • (2) 宽高比(aspect ratio)：4:3 • (3) 隔行扫描，2场/帧，312.5行/场 • (4) 颜色模型：YUV • 每一场的312.5行扫描中，有25行作场回扫，
东芝宣布将共同生产SED (Surface-Conduction Electron-emitter Display表面传导电子发射显示器)
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二．彩色电视
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2．彩色电视制式
• 目前世界上现行的模拟彩色电视制式有三种：NTSC制、 PAL制和SECAM制
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彩色电视制式
(宽:高 = 4:3、隔行扫描)
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3. 电视扫描和同步
隔行扫描与逐行扫描
• 扫描有隔行扫描(interlaced scanning)和逐 行扫描(line by line scan)
• 为了防止对画面的闪烁感，黑白电视和彩 色电视都采用隔行扫描
• 为了既能实现兼容性而又要有彩色特性，因此彩色 电视系统应满足下列几方面的要求：
– (1) 必需采用与黑白电视相同的一些基本参数，如扫描方 式、扫描行频、场频、帧频、同步信号、图像载频、伴音 载频等等
– (2) 需要将摄像机输出的三基色信号转换成一个亮度信号， 以及代表色度的两个色差信号，并将它们组合成一个彩色 全电视信号进行传送。在接收端，彩色电视机将彩色全电 视信号重新转换成三个基色信号，在显象管上重现发送端 的彩色图像
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彩色电视国际标准
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4．彩色电视的颜色体系
• 根据三基色的基本原理，任何一种颜色都 可以用R、G、B三个彩色分量按一定的比 例混合得到，但要精确地复显自然景物中 的彩色确是相当困难的
• 值得庆幸的是，科学家们对人的彩色视觉 特性经过长期研究后发现，在重显自然景 物彩色过程中，并不一定要恢复原景物辐 射的所有光波成分，而重要的是获得与原 景物相同的彩色感觉
• 1972年日本广播协会研究所提出模拟高清晰度电视 HDTV的MUSE方案
• 1974年中国开始在高层建筑中安装和使用共用天线电 视系统
• 1979年柯达公司Rochester实验室的邓青云发明小分 子 OLED(Organic Light Emitting Diode有机发光二极 管/有机电激发光显示器) 薄膜电视，1987年英国剑桥 大学博士生Jeremy Burroughes证明大分子的聚合物 也有场致发光效应，即聚合物OLED
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彩色图像重现过程
• 下图说明用彩色摄像机摄取景物时，如何 把自然景物的彩色分解为R、G、B分量， 以及如何重显自然景物彩色的过程
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彩色电视的YC1C2彩色表示法
• 按照色度学的基本原理，用R、G、B三基色的各种线性 组合可以构造出各种不同的彩色空间来表示景物的颜色
可以同时使用，Y分量可由黑白电视接收机直接使 用而不需做任何进一步的处理 • ②可以利用人的视觉特性来节省信号的带宽和功率， 通显过低选于Y择的合带适宽的，颜而色又模不型明，显可影以响使重C显1、彩C色2的图带像宽的明 观看 • 因此，为了满足兼容性的要求和达到压缩信号的目 的，彩色电视系统选择了一个亮度信号和两个色差 信号，而不直接选择三个基色信号进行发送和接收
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三．高清晰数字电视
1．概述
• 最开始的电视机只有9或14英寸，5、6百条扫描线就足 够了，可后来电视机越做越大：18、20、25、29、34、 39英寸，甚至42、50和63英寸或更大（等离子电视和 背投电视），但电视信号却仍然只有5、6百线，让人难 以接受 (VHR/VCD：200多线、S-VHS：320线、Laser Disc：420线、DVD：576线)
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