便攜式移動(dòng)電視接收系統(tǒng)淺析

⑥為提高抗數(shù)據(jù)丟失的能力，允許編碼器發(fā)送圖像區(qū)的冗余表示，當(dāng)圖像區(qū)的主表示丟失時(shí)仍可以正確解碼。

⑦可以根據(jù)每個(gè)像條語法元素的范疇，將像條語法劃分為3部分，分開傳送。

下面就的幾個(gè)重要特性進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1、幀內(nèi)預(yù)測

對I幀的編碼是利用空間相關(guān)性而非時(shí)間相關(guān)性而實(shí)現(xiàn)的。以前的標(biāo)準(zhǔn)只利用了一個(gè)宏塊內(nèi)部的相關(guān)性，而忽視了宏塊之間的相關(guān)性，所以編碼后的數(shù)據(jù)量較大。為了進(jìn)一步利用空間相關(guān)性，引入了幀內(nèi)預(yù)測以提高壓縮效率。簡單地說，幀內(nèi)預(yù)測編碼就是用周圍鄰近的象素值來預(yù)測當(dāng)前的象素值，然后對預(yù)測誤差進(jìn)行編碼。這種預(yù)測是基于塊的，對于亮度分量，塊的大小可以在16×16和4×4之間選擇，16×16塊有4種預(yù)測模式16×16 、 16×8 、 8×16 和 8×8，4×4塊有9種

預(yù)測模式;對于色度分量，預(yù)測是對整個(gè)8×8塊進(jìn)行的，有4種預(yù)測模式。除了DC預(yù)測外，其他每種預(yù)測模式對應(yīng)不同方向上的預(yù)測。

1)預(yù)測時(shí)所用塊的大小可變

假設(shè)基于塊的運(yùn)動(dòng)模型塊內(nèi)所有象素都做了相同的平移，在運(yùn)動(dòng)比較劇烈時(shí)或者在運(yùn)動(dòng)物體的邊緣處，這一假設(shè)會(huì)與實(shí)際出入較大，導(dǎo)致較大的預(yù)測誤差，這時(shí)減小塊的大小可以使假設(shè)在小的塊中依然成立。同時(shí)，小的塊所造成的塊效應(yīng)相對也小，從而提高預(yù)測的效果。

一 共采用了7種方式對一個(gè)宏塊進(jìn)行分割，每種方式下塊的大小和形狀都不相同，這就使編碼器可以根據(jù)圖像的內(nèi)容選擇最好的預(yù)測模式以提高預(yù)測效果。與僅使用16×16塊進(jìn)行預(yù)測相比，使用不同大小和形狀的塊可以使碼率降低15%以上。

(2)更精細(xì)的預(yù)測精度

在中，亮度分量的運(yùn)動(dòng)矢量使用1/4象素精度。色度分量的運(yùn)動(dòng)矢量由亮度運(yùn)動(dòng)矢量導(dǎo)出，由于色度分量的分辨率是亮度分量的一半(對4∶2∶0)，所以其運(yùn)動(dòng)矢量精度將為1/8。既一個(gè)單位的色度分量的運(yùn)動(dòng)矢量所代表的位移僅為色度分量取樣點(diǎn)間距離的1/8。如此精細(xì)的預(yù)測精度，比整數(shù)精度可使碼率降低20%以上。

(3)多參考幀

支持多參考幀預(yù)測，即可以有多于一個(gè)(最多5個(gè))在當(dāng)前幀之前的解碼幀作為參考幀，產(chǎn)生對當(dāng)前幀的預(yù)測。這適用于視頻序列中含有周期性運(yùn)動(dòng)的情況。這種技術(shù)，可以改善運(yùn)動(dòng)估計(jì)的性能，提高解碼器的錯(cuò)誤恢復(fù)能力;但它也增加了緩存的容量，加大了編解碼器的復(fù)雜性。與只使用一個(gè)參考幀相比，使用5個(gè)參考幀可以使碼率降低5～10%。

(4)去塊效應(yīng)濾波器

它的作用是消除經(jīng)反量化和反變換后重建圖像中由于預(yù)測誤差產(chǎn)生的塊效應(yīng)，即消除塊邊緣處的象素值跳變，從而改善圖像的主觀質(zhì)量，并減小預(yù)測誤差。中的去塊效應(yīng)濾波器還可以根據(jù)圖像內(nèi)容做出判斷，只對由于塊效應(yīng)產(chǎn)生的象素值跳變進(jìn)行平滑，而對圖像中物體邊緣處的象素值不連續(xù)給予保留，以免造成邊緣模糊。與以往的去塊效應(yīng)濾波器同的是，經(jīng)過濾波后的圖像將根據(jù)需要放在緩存中用于幀間預(yù)測，而不是僅僅在輸出重建圖像時(shí)用來改善主觀質(zhì)量。對于幀內(nèi)預(yù)測，使用的是未經(jīng)過濾波的重建圖像。

3、整數(shù)變換

對幀內(nèi)或幀間預(yù)測的殘差進(jìn)行DCT編碼。為了避免舍入誤差造成的編碼器和解碼器之間不匹配的問題，對DCT的定義做了修改，使得變換僅用整數(shù)加減法和移位操作即可實(shí)現(xiàn)，這樣在不考慮量化影響的情況下，解碼端的輸出可以準(zhǔn)確地恢復(fù)編碼端的輸入。當(dāng)然，這樣做的代價(jià)是壓縮性能略微下降。此外，該變換是針對4×4塊進(jìn)行的，這也有助于減小塊效應(yīng)。

為了進(jìn)一步利用圖像的空間相關(guān)性，在對色度分量的預(yù)測殘差和16×16幀內(nèi)預(yù)測的預(yù)測殘差進(jìn)行上述整數(shù)DCT之后，標(biāo)準(zhǔn)還將每個(gè)4×4變換系數(shù)塊中的DC系數(shù)組成2×2或4×4大小的塊，進(jìn)一步做哈達(dá)瑪(Hadamard)變換。

4、熵編碼

對于Slice層以上的數(shù)據(jù)，采用Exp-Golomb碼，這是一種沒有自適應(yīng)能力的VLC。而對于Slice層(含)以下的數(shù)據(jù)，如果是殘差，有兩種熵編碼方式：基于上下文的自適應(yīng)變長碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC);如果不是殘差，采用Exp-Golomb碼或CABAC編碼，視編碼器的設(shè)置而定。

(1)CAVLC

VLC的基本思想就是對出現(xiàn)頻率高的符號使用較短的碼字，而對出現(xiàn)頻率低的符號采用較長的碼字。這樣可以使得平均碼長最小。

在CAVLC中，采用若干VLC碼表，不同的碼表對應(yīng)不同的概率模型。編碼器能夠根據(jù)上下文，如周圍塊的非零系數(shù)或系數(shù)的絕對值大小，在這些碼表中自動(dòng)地選擇，盡可能地與當(dāng)前數(shù)據(jù)的概率模型匹配，從而實(shí)現(xiàn)上下文自適應(yīng)的功能。

(2)CABAC

算術(shù)編碼是一種高效的熵編碼方案，其每個(gè)符號所對應(yīng)的碼長被認(rèn)為是分?jǐn)?shù)。由于對每一個(gè)符號的編碼都與以前編碼的結(jié)果有關(guān)， 所以它考慮的是信源符號序列整體的概率特性，而不是單個(gè)符號的概率特性，從而能夠更大程度地逼近信源的極限熵，降低碼率。

中的CABAC實(shí)現(xiàn)了繞開算術(shù)編碼中無限精度小數(shù)的表示問題和對信源符號概率進(jìn)行估計(jì)的問題。在CABAC中，每編碼一個(gè)二進(jìn)制符號，編碼器就會(huì)自動(dòng)調(diào)整對信源概率模型(用一個(gè)“狀態(tài)”來表示)的估計(jì)，隨后的二進(jìn)制符號就在這個(gè)新的概率模型基礎(chǔ)上進(jìn)行編碼。這樣的編碼器不需要信源統(tǒng)計(jì)特性的先驗(yàn)知識，而是在編碼過程中自適應(yīng)地估計(jì)。這使得CABAC有更大的靈活性，可以獲得更好的編碼性能—碼率降低大約10%。

5、SP Slice

SP Slice的主要目的是用于不同碼流的切換，也可用于碼流的隨機(jī)訪問、快進(jìn)/快退和錯(cuò)誤恢復(fù)。這里指的不同碼流，是指在不同比特率限制下對同一信源進(jìn)行編碼所產(chǎn)生的碼流。設(shè)切換前傳輸碼流中最后一幀為Al，切換后的目標(biāo)碼流第一幀為B2(假設(shè)是P幀)，由于B2的參考幀不存在，直接切換顯然會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重失真，而且這種失真會(huì)向后傳遞。簡單的解決方法就是傳輸幀內(nèi)編碼的B2，但是一般I幀的數(shù)據(jù)量很大，這種方法會(huì)造成傳輸碼率陡然增大。根據(jù)前面的假設(shè)，由于是對同一信源進(jìn)行編碼，盡管比特率不同，但切換前后的兩幀必然有相當(dāng)大的相關(guān)性，所以編碼器可以將Al作為B2的參考幀，對B2進(jìn)行幀間預(yù)測，預(yù)測誤差就是SP Slice，然后通過傳遞SP Slice完成碼流的切換。與常規(guī)P幀不同的是，生成SP Slice所進(jìn)行的預(yù)測是在Al和B2的變換域中進(jìn)行的。SP Slice要求切換后B2的圖像和直接傳送目標(biāo)碼流時(shí)一樣。當(dāng)然，如果切換的目標(biāo)是毫不相關(guān)的另一碼流，SP Slice就不適用了。