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数字时代-中国数字音视频网 http://www.ChinaA 数字电视概述第 4 章 第四章 数字压缩编码技术 1 数字压缩的必要性 　 数字信号有很多优点，但当模拟信号数字化后其频带大大加宽，一路 6MHz 的普通电视信号数字化后，其数码率将 高达 167Mbps，对储存器容量要求很大，占有的带宽将达 80MHz 左右，这 样将使数字信号失去实用价值。数字压缩 技术很好地解决了上述困难，压缩后信号所占用的频带大大低于原模拟信号的频带。因此说，数字压缩编码技术是使 数字信号走向实用化的关键技术之一，表 4 －1 列出了各种应用的码率。 表 4－1 各种应用的码率 应用种类 比特数/象素 象素数/行 行数/帧 帧数/秒 亮色比 比特/秒(压缩前) 比特/秒　(压缩后) HDTV 8 1920 1080 30 4:1:1 1.18Gbps 20~25Mbps 普通电视 8 720 480 30 4:1:1 167Mbps 4~8Mbps CCIR601 会议电视 8 352 288 30 4:1:1 36.5Mbps 1.5~2Mbps CIF 桌上电视 8 176 144 30 4:1:1 9.1Mbps 128kbps QCF 电视电话 8 128 112 30 4:1:1 5.2Mbps 56kbps 有线电视网中数字压缩技术主要包括用于会议电视系统的 H.261 压缩编码，用于计算机静止图像压缩的 JPEG 和用于 活动图像压缩的 MPEG 数字压缩技术。 2 图像压缩编码的可能性 　 从信息论观点来看，图像作为一个信源，描述信源的数据 是信息量(信源熵)和信息冗余量之和。信息冗余量有许多 种，如空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等，数据压缩实质上是减少这些冗余量。可见冗余量减 少可以减少数据量而不减少信源的信息量。从数学上讲，图像可以看作一个多维函数，压缩描述这个 函数的数据量实 质是减少其相关性。另外在一些情况下，允许图像有一定的失真，而并不妨碍图像的实际应用，那么数据量压缩的可 能性就更大了。 3 图像压缩编码方法的分类 　 编码压缩方法有许多种，从不同的角度出发有不同的分类方法，比如从信息论角度出发可分 为两大类： 　 (1)冗余度压缩方法，也称无损压缩，信息保持编码或熵编码。具体讲就是解码图像和压缩 编码前的图像严格相同， 没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。 　 (2)信息量压缩方法，也称有损压缩，失真度编码或熵压缩编码。也就是讲解码图像和原始图像是有差别的，允许有 由 数字时代-中国数字音视频网 http://www.ChinaA 搜集整理 版权归作者所有! 数字时代-中国数字音视频网 http://www.ChinaA 一定的失真。 　 应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分类为： 　 (1)无损压缩编码种类 ·哈夫曼编码 　 ·算术编码 　 ·行程编码 　 ·Lempel zev 编码 　 (2)有损压缩编码种类 　 ·预测编码：DPCM，运动补偿 　 ·频率域方法：正文变换编码(如 DCT)，子带编码 　 ·空间域方法：统计分块编码 　 ·模型方法：分形编码，模型基编码 　 ·基于重要性：滤波，子采样，比特分配，矢量量化 　 (3)混合编码 　 ·JBIG ，H261，JPEG，MPEG 等技术标准 　 衡量一个压缩编码方法优劣的重要指标是： 　 (1)压缩比要高，有几倍、几十倍，也有几百乃至几千倍； 　 (2)压缩与解压缩要快，算法要简单，硬件实现容易； 　 (3)解压缩的图像质量要好。 　 最后要说明的是选用编码方法时一定要考虑图像信源本身的统计特征；多媒体系统(硬件和 软件产品)的适应能力； 应用环境以及技术标准。 　 4 压缩编码方法简介 压缩编码的方法有几十种之多，并在编码过程中涉及较深的的数学里理论基础问题，在此仅介绍 几种常用的压缩编 码方法，主要是从物理意义上作一定的解释，读者如对数据压缩专题