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空间冗余 空间冗余是静态图像中存在的最主要的一种数据冗余。同一景物表面上采样点的颜色之间往往存在着空间连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体颜色的方式通常没有利用这种连贯性。例如：图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜色，空间冗余产生。 时间冗余 时间冗余是序列图像中经常包含的冗余。一组连续的画面之间往往存在着时间和空间的相关性，但是基于离散时间采样来表示运动图像的方式通常没有利用这种连贯性。例如：房间里的两个人在聊天，在这个聊天的过程中，背景（房间和家具）一直是相同的，同时也没有移动，而且是同样的两个人在聊天，只有动作和位置的变化。 信息熵冗余 信源编码时，当分配给某个码元素的比特数使编码后单位数据量等于其信源熵，即达到其压缩极限。但实际中各码元素的先验概率很难预知，比特分配不能达到最佳，实际的单位数据量大于信源熵时，便存在信息熵冗余。 例：霍夫曼变长编码 一组字符{A, B, C, D, E, F, G}出现的频率分别是{9, 11, 5, 7, 8, 2, 3}，设计最经济的编码方案。 编码方案： A：00，B：10，C：010，D：110，E：111，F：0110，G：0111. 压缩比较 定长：3*9+3*11+3*5+3*7+3*8+3*2+3*3 = 135 变长：2*9+2*11+3*5+3*7+3*8+4*2+4*3 = 120 图 MPEG的简化的图像编码框图 1. 帧内编码技术 运动图像和静止图像一样，都具有很高的空间冗余度， 所以也需要进行帧内编码。运动图像的帧内编码技术应用的对象是帧内图(I图)、 帧内宏块和预测误差块。它主要采用的是JPEG推荐的ADCT(自适应DCT)技术，详见3.3节内容。  ADCT技术主要步骤为：  (1) DCT变换；  (2) 量化；  (3) 行程编码；  (4) 哈夫曼编码。  DCT变换中，MPEG和JPEG以及H·261的标准一样， 都使用8×8 DCT方法。其过程分为： 计算变换系数；变换系数量化；Z形扫描重组数据。DCT输入信息范围是［-255, 255］， 输出信号范围是［-2048, 2048］， 这可以为最精密的数字化仪表提供足够的精度。逆变换精度采用了H·261标准的规定，这样可以控制在执行不同的逆变换时所产生的舍入误差。  DCT系数的量化处理是一个关键步骤。MPEG综合了JPEG和H·261标准的优点，采用自适应量化，精确地量化DCT系数。具体作法是：根据人的视觉感受受频率的影响，对高频用较粗的量化器。 2. 帧间压缩 运动补偿技术  运动补偿预测技术是应用最广的降低时间冗余的方法，是许多可视电话压缩算法的基础，CCITT标准H·261就是其中之一。  运动补偿技术假设每一当前帧都可以以前面某一帧为原型经变换而得到。这一变换是局部的，画面上各点的位移方向和大小不必相同， 利用这些运动信息编码， 就可以再造当前帧的画面。  差分的范围通过图像之间的对比可以确定，并应使之与时间分辨率、空间分辨率及画面内容相匹配。MPEG的标准所定的最大允许范围很大，足以满足最坏的情况。对于差分后的运动信息可以借助于变长编码进一步压缩，以减少运动向量空间上的强相关性。  运动向量的估算涉及到一整套从运动序列中抽取运动信息的技术。MPEG标准规定了运动信息的表示方法，如上面所述的，根据运动补偿类型， 每一宏块分配一个或两个运动向量， 但没有规定运动向量的计算方法。由于我们对于运动的表示方法是以宏块为单元的，所以计算运动向量一般采用块匹配方法。 有关运动补偿技术的块匹配算法， 参见3.2.1 第二种是预测编码产生预测编码图像，也简称为P-Pictures。它是由最近的前一个I-Picture或P-Picture经运动补偿预测而产生的图像，利用这种预测编码可得到较高的压缩效率。这种用前一帧图像进行预测的方法叫做前向(或正向)预测。同时，P-Pictures本身又作为基准，用以产生下面的P-Pictures或B-Pictures(双向预测图像或内插帧)。 第三种是双向预测编码，由这种方法产生的图像称为双向预测编码图像，又叫做B-Pictures。它是同时利用前面的I-Pictute或P-Pictures和后面的I-Pictute或P-Picture作为基准，通过运动补偿预测编码而得到的，这也是其称为双向预测的由来。这种编码可以获得更大的压缩比。 * 网络流媒体技术 陈能干 数据压