追隨技術WithPassion學如逆水行舟，不進則退隨筆-367,文章-174,評論-107,引用-0視頻編解碼學習之一：理論基礎第1章介紹1.為什么要進行視頻壓縮？未經壓縮的數字視頻的數據量巨大存儲困難一張DVD只能存儲幾秒鐘的未壓縮數字視頻。傳輸困難1兆的帶寬傳輸一秒的數字電視視頻需要大約4分鐘。2.為什么可以壓縮去除冗余信息空間冗余：圖像相鄰像素之間有較強的相關性時間冗余：視頻序列的相鄰圖像之間內容相似編碼冗余：不同像素值出現的概率不同視覺冗余：人的視覺系統對某些細節不敏感知識冗余：規律性的結構可由先驗知識和背景知識得到3.數據壓縮分類無損壓縮（Lossless）壓縮前解壓縮后圖像完全一致X=X'壓縮比低(2:1~3:1)例如：Winzip，JPEG-LS有損壓縮（Lossy）壓縮前解壓縮后圖像不一致X≠X'壓縮比高(10:1~20:1)利用人的視覺系統的特性例如：MPEG-2，H.264/AVC，AVS4.編解碼器編碼器（Encoder）壓縮信號的設備或程序解碼器（Decoder）解壓縮信號的設備或程序編解碼器(Codec)編解碼器對5.壓縮系統的組成(1)編碼器中的關鍵技術(2)編解碼中的關鍵技術6.編解碼器實現編解碼器的實現平臺：超大規模集成電路VLSIASIC，FPGA數字信號處理器DSP軟件編解碼器產品：機頂盒數字電視攝像機監控器7.視頻編碼標準編碼標準作用：兼容：不同廠家生產的編碼器壓縮的碼流能夠被不同廠家的解碼器解碼高效：標準編解碼器可以進行批量生產，節約成本。主流的視頻編碼標準：MPEG-2MPEG-4SimpleProfileH.264/AVCAVSVC-1標準化組織：ITU：InternationalTelecommunicationsUnionVECG：VideoCodingExpertsGroupISO：InternationalStandardsOrganizationMPEG：MotionPictureExpertsGroup8.視頻傳輸視頻傳輸：通過傳輸系統將壓縮的視頻碼流從編碼端傳輸到解碼端傳輸系統：互聯網，地面無線廣播，衛星9.視頻傳輸面臨的問題傳輸系統不可靠帶寬限制信號衰減噪聲干擾傳輸延遲視頻傳輸出現的問題不能解碼出正確的視頻視頻播放延遲10.視頻傳輸差錯控制差錯控制（ErrorControl）解決視頻傳輸過程中由于數據丟失或延遲導致的問題差錯控制技術：信道編碼差錯控制技術編碼器差錯恢復解碼器差錯隱藏11.視頻傳輸的QoS參數數據包的端到端的延遲帶寬：比特/秒數據包的流失率數據包的延遲時間的波動第2章數字視頻1.圖像與視頻圖像：是人對視覺感知的物質再現。三維自然場景的對象包括：深度，紋理和亮度信息二維圖像：紋理和亮度信息視頻：連續的圖像。視頻由多幅圖像構成，包含對象的運動信息，又稱為運動圖像。2.數字視頻數字視頻：自然場景空間和時間的數字采樣表示。空間采樣解析度（Resolution）時間采樣幀率：幀/秒3.空間采樣二維數字視頻圖像空間采樣4.數字視頻系統采集照相機，攝像機處理編解碼器，傳輸設備顯示顯示器5.人類視覺系統HVSHVS眼睛神經大腦HVS特點：對高頻信息不敏感對高對比度更敏感對亮度信息比色度信息更敏感對運動的信息更敏感6.數字視頻系統的設計應該考慮HVS的特點：丟棄高頻信息，只編碼低頻信息提高邊緣信息的主觀質量降低色度的解析度對感興趣區域（RegionofInteresting，ROI）進行特殊處理7.RGB色彩空間三原色：紅（R），綠（G），藍（B）。任何顏色都可以通過按一定比例混合三原色產生。RGB色度空間由RGB三原色組成廣泛用于BMP，TIFF，PPM等每個色度成分通常用8bit表示[0,255]8.YUV色彩空間YUV色彩空間：Y：亮度分量UV：兩個色度分量YUV更好的反映HVS特點9.RGB轉化到YUV空間亮度分量Y與三原色有如下關系：經過大量實驗后ITU-R給出了，，，主流的編解碼標準的壓縮對象都是YUV圖像10.YUV圖像分量采樣YUV圖像可以根據HVS的特點，對色度分量下采樣，可以降低視頻數據量。根據亮度和色度分量的采樣比率，YUV圖像通常有以下幾種格式：11.通用的YUV圖像格式根據YUV圖像的亮度分辨率定義圖像格式12.幀和場圖像一幀圖像包括兩場——頂場，底場13.逐行與隔行圖像逐行圖像：一幀圖像的兩場在同一時間得到，ttop=tbot。隔行圖像：一幀圖像的兩場在不同時間得到，ttop≠tbot。14.視頻質量評價有損視頻壓縮使編解碼圖像不同，需要一種手段來評價解碼圖像的質量。質量評價：客觀質量評價主觀質量評價基于視覺的視頻質量客觀評價客觀質量評價：通過數學方法測量圖像質量評價的方式。優點：可量化測量結果可重復測量簡單缺點：不完全符合人的主觀感知15.客觀評價的方法常用的客觀評價方法：16.主觀評價方法主觀質量評價：用人的主觀感知直接測量的方式。優點：符合人的主觀感知缺點：不容易量化受不確定因素影響，測量結果一般不可重復測量代價高常用主觀評價方法17.基于視覺的視頻質量客觀評價方法基于視覺的視頻質量客觀評價：將人的視覺特性用數學方法描述并用于視頻質量評價的方式。結合了主觀質量評價和客觀質量評價兩方面優點。常用方法：結構相似度（StructuralSIMilarity，SSIM）方法。將HVS的特征用數學模型表達出來。未來重要的研究方向

第3章信息論基礎1.通信系統的組成信源：產生消息信道：傳輸消息信宿：接收消息2.基本概念通信中對信息的表達分為三個層次：信號，消息，信息。信號：是信息的物理層表達，可測量，可描述，可顯示。如電信號，光信號。消息：是信息的載體，以文字，語言，圖像等人類可以認知的形式表示。信息：不確定的內容。3.信息熵信息的特點信息的測量自信息量條件信息量4.信息熵5.條件熵和聯合熵6.熵的性質非負性：信源熵是非負值，即H(X)>=0;擴展性：信源熵X有M個符號，如果其中一個符號出現的概率趨于零，信源熵就等于剩余M-1個符號的信源熵；極值性（最大信息熵）：對于具有M個符號的信源，只有在所有符號等概率出現的情況下，信源熵達到最大值，即可加性：熵不增：條件熵不大于信息熵H(X|Y)<=H(X)；聯合熵不大于各信息熵的和，即H(XY)<=H(X)+H(Y)。7.互信息量8.互信息物理意義：H(X)是X所含的信息，H(X|Y)是已知Y的條件下X還能帶來的信息量。那么兩者之差就是由于知道Y使得X減少的信息量，也即由Y可以得到的關于X的信息量。9.各種熵的關系11.信源編碼信源編碼：將消息符號轉變成信道可傳輸的信息。兩個基本問題：用盡可能少的信道傳輸符號來傳遞信源消息，提高傳輸效率；減少由于信道傳輸符號的減少導致的失真。12.離散信源統計特性13.離散信源類型：簡單無記憶信源和馬爾可夫信源14.編碼分類等長碼：在一組碼字集合C中的所有碼字cm(m=1,2,…,M)，其碼長都相同，則稱這組碼C為等長碼。變長碼：若碼字集合C中的所有碼字cm(m=1,2,…,M)，其碼長不都相同，稱碼C為變長碼。15.平均碼長16.等長碼與變長碼比較等長編碼將信源輸出符號序列的任意一種取值（概率可能不同）都編碼成相同長度的輸出碼字，沒有利用信源的統計特性；變長編碼可以根據信源輸出符號序列各種取值的概率大小不同，將他們編碼成不同長度的輸出碼字，利用了信源的統計特性。因此又稱其為熵編碼。17.Huffman編碼Huffman編碼：典型的變長編碼。步驟：將信源符號按概率從大到小的順序排列，假定p(x1)≥p(x2)…≥p(xn)給兩個概率最小的信源符號p(xn-1)，p(xn)各分配一個碼位"0"和"1"，將這兩個信源符號合并成一個新符號，并用這兩個最小的概率之和作為新符號的概率，結果得到一個只包含(n-1)個信源符號的新信源。稱為信源的第一次縮減信源，用S1表表示。將縮減信源S1的符號仍按概率從大到小的順序排列，重復步驟2，得到只含(n-2)個符號的縮減信源S2。重復上述步驟，直至縮減信源只剩下兩個符號為止，此時所剩兩個符號的概率之和必為1。然后從最后一級縮減信源開始，依編碼路徑向前返回，就得到各信源符號所對應的碼字。

18.信道編碼信道編碼主要考慮如何增加信號的抗干擾能力，提高傳輸的可靠性，并且提高傳輸效率。一般是采用冗余編碼法，賦予信碼自身一定的糾錯和檢錯能力，使信道傳輸的差錯概率降到允許的范圍之內。19.信道類型根據信道連續與否分類離散信道連續信道半連續信道根據信道是否有干擾分類無干擾信道有干擾信道根據信道的統計特性分類無記憶信道有記憶信道恒參信道變參信道對稱信道非對稱信道20.信道容量在信息論中，稱信道無差錯傳輸的最大信息速率為信道容量。仙農信道容量公式：假設連續信道的加性高斯白噪聲功率為N，信道帶寬為B，信號功率為S，則該信道的容量為由于噪聲功率N與信道帶寬B有關，則噪聲功率N=n0B。因此，仙農公式還可以表示為21.香農信道容量公式的意義在給定B和S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C，而且此時能夠做到無差錯傳輸。如果信道的實際傳輸速率大于C值，則無差錯傳輸在理論上就已不可能。因此，實際傳輸速率一般不能大于信道容量C，除非允許存在一定的差錯率。提高信噪比S/N（通過減小n0或增大S），可提高信道容量C。特別是，若n0->0，則C->∞，這意味著無干擾信道容量為無窮大；增加信道帶寬B，也可增加信道容量C，但做不到無限制地增加。這是因為，如果S、n0一定，有維持同樣大小的信道容量，可以通過調整信道的B及S/N來達到，即信道容量可以通過系統帶寬與信噪比的互換而保持不變。22.失真失真：信源的消息經過編解碼后不能完全復原在實際的信源和信道編碼中，消息的傳輸并不總是無失真的。由于存儲和傳輸資源的限制噪聲等因素的干擾23.率失真理論仙農定義了信息率失真函數R(D)D是消息失真R是碼率率失真定理：在允許一定失真度D的情況下，信源輸出的信息率可壓縮到R(D)。24.失真函數失真函數：信源符號X={x1,x2,…..xn}，經信道傳輸接收端符號Y={y1,y2….yn}，對于每一對(xi,yj)指定一個非負函數d(xi,yj)，稱d(xi,yj)為單個符號的失真度或失真函數。對于連續信源連續信道的情況，常用d(x,y)表示。常用失真函數：平均失真度：

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樓主看的什么書啊，沒搜出來支持(0)反對(0)2012-09-0420:04|haitink\o"發送站內短消息"

#2樓[樓主]

\o"查看所回復的評論"@haitink

這是我上課的課件支持(0)反對(0)2012-09-0421:18|Fangzhen\o"發送站內短消息"

#3樓

樓主還在不在啊、、？？？？支持(0)反對(0)2013-10-1115:39|shengck_nbu\o"發送站內短消息"

#4樓

你好，本文開頭的的一分鐘視頻數據量是怎么算的呢？68,428,800字節大小如何得到呢？支持(0)反對(0)2013-11-1111:17|zhanwc\o"發送站內短消息"

#5樓[樓主]

\o"查看所回復的評論"@zhanwc

這是老師上課的課件，我也不知道怎么得到的，估計是引用的國外的一些參考資料吧，可惜沒有把相關引用添上支持(0)反對(0)2013-11-1215:08|Fangzhen\o"發送站內短消息"

#6樓

\o"查看所回復的評論"@Fangzhen

30*176*144*12=9123,840(比特率)

1分鐘總比特:9123,840*60=547430400

1byte=8bit

547430400/8->68428800支持(0)反對(0)2014-01-1109:27|Yang.W\o"發送站內短消息"

#7樓[樓主]

\o"查看所回復的評論"@Yang.W

謝謝啊支持(0)反對(0)2014-01-1315:10|Fangzhen\o"發送站內短消息"

#8樓

\o"查看所回復的評論"@Fangzhen

感謝博主~拿出這么好的學習資料來與大家分享。支持(0)反對(0)2014-01-1616:07|Yang.W\o"發送站內短消息"

#9樓

\o"查看所回復的評論"@zhanwc

176*144*30*60*12/8支持(0)反對(0)2014-03-3109:56|小草房Jason\o"發送站內短消息"

#10樓

博主人才，佩服，感覺自己學的太慢支持(0)反對(0)2014-04-2221:37|聶波\o"發送站內短消息"

#11樓

樓主還在么？想問樓主如果學習視頻編碼，需要學習什么基礎知識還有硬件知識。我是學計科的。最好能推薦幾本書。謝謝支持(3)反對(0)2014-11-1821:38|zz2905\o"發送站內短消息"

#12樓

\o"查看所回復的評論"@Fangzhen

樓主啊，我也想問問學視頻編解碼用不用學信號與系統，通信原理，數字信號處理？還是直接從軟件開始學？支持(0)反對(0)2014-12-1010:20|森蘭丸\o"發送站內短消息"

#13樓

多謝，贊一個支持(0)反對(0)2015-10-2009:58|流水無琴\o"發送站內短消息"

#14樓

mark支持(0)反對(0)2016-03-3014:22|Lonya\o"發送站內短消息"

#15樓

文章已載到即時通訊開發者社區：/thread-228-1-1.html，感謝樓主。支持(0)反對(0)2016-04-1614:13|jb2011\o"發送站內短消息"

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