5、数字多媒体视频压缩技术全解析

数字多媒体视频压缩技术全解析

1. 视频压缩基础

视频压缩是数字多媒体领域的关键技术，它能大幅减少传输和存储所需的数据量。例如，采用特定压缩协议后，原本需要 9.12Mbps 来传输每秒 0.38M 像素、每像素 24 位的缩放后视频信息，压缩后仅需低至 64kbps 的比特率。

2. MPEG 压缩技术

MPEG（Motion Pictures Expert Group）制定的压缩标准已广泛应用并成为国际标准。MPEG 压缩将视频（一系列图片或帧）划分为“图片组”，每个图片组中的图片再进一步划分为宏块。对于彩色图片，MPEG 宏块由四个亮度块以及一个 U 色度块和一个 V 色度块组成，每个块包含 8×8 像素。

在 DCT（离散余弦变换）量化过程中，每个 8×8 块经 DCT 变换后转换为另一个 8×8 块，新块包含频率系数。块的左上角包含低频信息，用于传输；右下角包含高频信息，人眼较难察觉，可丢弃部分系数以实现压缩。若不丢弃系数，图片压缩为无损压缩，可通过逆离散余弦变换恢复。

2.1 运动预测与时间压缩

时间压缩利用图片组特性，图片组包含三种类型的帧：
1. I 帧（Intraframe） ：基于帧内实际图片内容编码，每次传输都包含该帧图片的所有信息，接收解码器无需参考前后帧即可生成图片。I 帧包含经 DCT 处理压缩后的块信息。
2. P 帧（Predicted frame） ：通过前一个 I 帧或 P 帧的运动向量信息预测内容生成。
3. B 帧（Bidirectional fram