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视频压缩编解码标准综述( 二 )

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二、M-JPEG
M-JPEG（Motion- Join Photographic EXPerts Group）技术即运动静止图像（或逐帧）压缩技术，广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理，把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑，此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件和软件实现 。但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩 。不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高 。采用M-JPEG数字压缩格式，当压缩比7:1时，可提供相当于Betecam SP质量图像的节目 。


JPEG标准所根据的算法是基于DCT（离散余弦变换）和可变长编码 。JPEG的要害技术有变换编码、量化、差分编码、运动补偿、霍夫曼编码和游程编码等
M-JPEG的优点是：可以很轻易做到精确到帧的编辑、设备比较成熟 。缺点是压缩效率不高 。
此外，M-JPEG这种压缩方式并不是一个完全统一的压缩标准，不同厂家的编解码器和存储方式并没有统一的规定格式 。这也就是说，每个型号的视频服务器或编码板有自己的M-JPEG版本，所以在服务器之间的数据传输、非线性制作网络向服务器的数据传输都根本是不可能的 。
三、MPEG系列标准
MPEG是活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)的缩写，于1988年成立，是为数字视/音频制定压缩标准的专家组，目前已拥有300多名成员，包括IBM、SUN、BBC、NEC、INTEL、AT&T等世界知名公司 。MPEG组织最初得到的授权是制定用于“活动图像”编码的各种标准，随后扩充为“及其伴随的音频”及其组合编码 。后来针对不同的应用需求，解除了“用于数字存储媒体”的限制，成为现在制定“活动图像和音频编码”标准的组织 。MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21标准 。
1．MPEG-1标准
MPEG-1标准于1993年8月公布，用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码 。该标准包括五个部分：
第一部分说明了如何根据第二部分（视频）以及第三部分（音频）的规定，对音频和视频进行复合编码 。第四部分说明了检验解码器或编码器的输出比特流符合前三部分规定的过程 。第五部分是一个用完整的C语言实现的编码和解码器 。
该标准从颁布的那一刻起，MPEG-1取得一连串的成功，如VCD和mp3的大量使用，Windows95以后的版本都带有一个MPEG-1软件解码器，可携式MPEG-1摄像机等等 。
2．MPEG-2标准
MPEG组织于1994年推出MPEG-2压缩标准，以实现视/音频服务与应用互操作的可能性 。MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清楚度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的具体规定，编码码率从每秒3兆比特～100兆比特，标准的正式规范在ISO/IEC13818中 。MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更加具体的规定和进一步的完善 。MPEG-2非凡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 。
MPEG-2图像压缩的原理是利用了图像中的两种特性：空间相关性和时间相关性 。这两种相关性使得图像中存在大量的冗余信息 。假如我们能将这些冗余信息去除，只保留少量非相关信息进行传输，就可以大大节省传输频带 。而接收机利用这些非相关信息，按照一定的解码算法，可以在保证一定的图像质量的前提下恢复原始图像 。一个好的压缩编码方案就是能够最大限度地去除图像中的冗余信息 。
MPEG-2的编码图像被分为三类，分别称为I帧，P帧和B帧 。
I帧图像采用帧内编码方式，即只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性 。P帧和B帧图像采用帧间编码方式，即同时利用了空间和时间上的相关性 。P帧图像只采用前向时间猜测，可以提高压缩效率和图像质量 。P帧图像中可以包含帧内编码的部分，即P帧中的每一个宏块可以是前向猜测，也可以是帧内编码 。B帧图像采用双向时间猜测，可以大大提高压缩倍数 。

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