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第10章 MPEG电视 MPEG-1和-2 Video标准有许多共同之处，基本概念类似，数据压缩编码方法基本相同，都采用以图像块作为基本单元进行变换、量化和移动补偿等技术来获得高压缩比。MPEG-4 Video部分采用内容基编码技术，它除与MPEG-1和-2 Video向后兼容外，还引入了电视图像对象(VO)的概念，在某些应用场合下，对场景中的图像分别进行编码可以获得很高的压缩比而服务质量也能满足要求。下面将简要介绍这些标准中压缩电视图像数据的基本方法。 10.1 电视图像的数据率 10.1.1 ITU-R BT.601标准数据率 (Nyquist)采样理论，模拟电视信号经过采样(把连续的时间信号变成离散的时间信号)和量化(把连续的幅度变成离散的幅度信号)之后，数字电视信号的数据量大得惊人，当前的存储器和网络都还没有足够的能力支持这种数据传输率，因此就要对数字电视信号进行压缩。 PAL、NTSC和SECAM彩色电视制之间确定一个共同的数字化参数，早在1982年国际无线电咨询委员会(CCIR)就制定了演播室质量的数字电视编码标准，这就是非常有名的ITU-R BT.601标准。按照这个标准，使用4:2:2的采样格式，亮度信号Y的采样频率选择为13.5 MHz/s，而色差信号Cr和Cb的采样频率选择为6.75 MHz/s，在传输数字电视信号通道上的数据传输率就达到为270 Mb/s(兆比特/秒)！，即 (Y): 858样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本 ? 135兆比特/秒(NTSC) 864样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本 ? 135兆比特/秒(PAL) Cr (R-Y):429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本 ? 68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本 ? 68兆比特/秒(PAL) Cb (B-Y):429样本/行×525行/帧×30帧/秒×10比特/样本 ? 68兆比特/秒(NTSC) 429样本/行×625行/帧×25帧/秒×10比特/样本 ? 68兆比特/秒(PAL) : 27兆样本/秒×10比特/样本 = 270兆比特/秒 亮度(Y): 720×480×30×10 ? 104 Mb/s (NTSC) 720×576×25×10 ? 104 Mb/s (PAL) 色差(Cr，Cb): 2×360×480×30×10 ? 104 Mb/s (NTSC) 2×360×576×25×10 ? 104 Mb/s (PAL) 总计: ～ 207 Mb/s 10比特降为8比特，彩色数字电视信号的数据传输率就降为166 Mb/s 10.1.2 电视图像数据率的估算 Video-CD存储器来存储数字电视，由于它的数据传输率可达到1.4112 Mb/s，分配给电视信号的数据传输率为1.15 Mb/s，这就意味MPEG电视编码器的输出数据率要达到1.15 Mb/s。显而易见，如果存储166 Mb/s166/1.15 ? 144:1。 MPEG-1电视图像压缩技术不能达到这样高的压缩比。为此首先把NTSC和PAL数字电视转换成公用中分辨率格式CIF(Common Intermediate Format)的数字电视，这种格式相当于VHS(Video Home System)的质量，于是彩色数字电视的数据传输率就减小到 352×240×30×8×1.5 ? 30 Mb/s (NTSC) 352×288×25×8×1.5 ? 30 Mb/s (PAL)。 CD盘上所需要的压缩比为：30/1.15 ? 26:1MPEG-1技术所能获得的压缩比。 10.1.3 电视图像数据率的估算 3.5 Mb/s ～ 4.7 Mb/s时非专家难于区分电视图像在压缩前后的之间差别。如果使用DVD-Video存储器来存储数字电视，它的数据传输率虽然可以达到10.08 Mb/s，但一张4.7 GB的单面单层DVD盘要存放133分钟的电视节目，按照数字电视信号的平均数据传输率为4.1 Mb/s来计算，压缩比要达到：166/4.10 ? 40:1。 4:2:0格式，每个样本的精度为8比特，数字电视信号的数据传输率就减小到124 Mb/s，即 720×480×30×8×1.5 ? 124 Mb/s (NTSC) 720×576×25×8×1.5 ? 124 Mb/s (PAL) DVD-Video来存储720×480×30或者720×576×25的数字电视图像所需要的压缩比为：124/4.1 ? 30:1 10.2 数据压缩算法 10.2.1 简介 10-1中。从表中可以看到，电视图像本身在时间上和空间上都含有许多冗余信息，图像自身的构造也有冗余性。此外，正如前面所介绍