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H.261图像压缩编码方法

浏览:4201  来源:通信人在线  日期:2007-06-15
 

1H. 261建议简介

拿起电话机,不仅能听到对方的声音,而且可以看到活动的图像,这种理想的通信手段就是电视电话(Video Phone)。而会议电视是指利用电视技术的设备进行开会的另一种通信方式。ITU-T的第15研究组于1990年提出了用于电视电话和会议电话的H. 261标准。

H.261简称p x 64标准,全称为《p x 64kbit/s视听业务的视频编码解码器》。当p=12时,码率最大为128kbit/s,由于该码率太低,只能传输清晰度不太高的图像,所以只能适用于面对面的电视电话。当p大于或等于6时,码率大于或者等于384kbit/s,可传输清晰度尚好的图像,所以适用于会议电话。

2、图像格式

图像格式是指图像宽高比和每帧图像的大小。为了使现行的各种电视制式(PALNTSCSECAM)比较容易转换为电视电话的图像格式,便于相互交换,且码率又较低,H. 261采用通用中间格式CIFCIF规定图像亮度分量Y的水平像素为352个,垂直像素为288个。图像色差分量CBCR的水平与垂直分辨率均为亮度分量的一半。另外,图像尺寸的宽高比为43,与常规电视一致。

当电视电话在ISDN网中传输时,若p12时,最高信道速率为128kbit/s,上述的CIF规定的图像尺寸太大,为此专门定义了QCIF格式(其中QQuarter,即1/4),此时亮度图像的水平像素为176,垂直像素为144,色度CBCR的水平像素为88,垂直像素为72

QCIF为最低要求,所有的电视电话系统都必须达到此要求。而CIF为任选。下图1H.261的数据结构。 

1H.261的数据结构 

CIFQCIF的数据结构分为图像层(P)、块组层(GOB)、宏块层(MB)和块层(B)。以CIF为例,每个一帧图像层P包括12GOBQCIF为三个块组),每个GOB3 x 11MB,每个MB48 x 8的色差块(CBCR)组成。它们的格式见图2

2CIF格式

H.261规定最大帧速率为29.97/秒。CIF每秒传输的像素点数为352 x 288 x 29.97,再进行量化编码后达到36.45Mbit/s的速率。QCIF因每行的点数和行数均为CIF的一半(即176 x 144 x 29. 97),因而数据率为9.15Mbit/s

3、视频编解码

视听业务的关键技术之一是视频信号的编解码。图3中上方为视频编码器,下方为视频解码器,左侧为视频信号的输入和输出端。如果输入信号是NTSCPALSECAM制模拟复合视频信号,则应先解码成红、绿、蓝(RGB)三基色信号,经过模数转换,再变为亮度、色度信号YCBCR,进一步转换成帧频为30 HzCIFQCIF格式,经过帧存储器缓冲及压缩编码后,送入信道。收端经过相反的过程,还原成复合视频信号。

3图像压缩传输系统框图 

实际的图像压缩编码标准中,为了得到较高的压缩比,往往采用多种混合的压缩编码方案及技术手段。H.261建议采用混合压缩编码方式,即帧内变换编码,帧间预测。前后两帧相似,则应用帧间预测,对预测误差进行DCT处理。若两帧差异较大,则进行帧内DCT处理。第一帧肯定是帧内变换。每一个DCT均是对一个8 x 8的块进行处理。

DCT处理后,再对其系数进行量化。直流系数采用步长为8的均匀量化,交流系数则用变步长的均匀量化。然后进行“Z”字型扫描获得连零的游程、幅值数据,再对其进行二维变字长编码。帧间预测采用运动估值(发端)和运动补偿(收端)的办法。在采用上述措施后,图像的数码率可以压缩到1%~10%左右。图4H. 261压缩编码原理框图。 

4H. 261压缩编码原理框图 

H. 261的基础上又提出了甚低比特速率视听会议压缩编码标准H.263,通过改进的压缩方案,可提供小于64kbit/s的、可接受的视频信号质量的压缩编码图像信号。

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