二、手機電視的信源壓縮編碼標準
　　是ITU-T視頻編碼專家組(VCEG)和ISO/IEC活動圖像編碼專家組(MPEG)的聯(lián)合視頻組(JVT)開發(fā)的一個新的數(shù)字視頻編碼標準，它既是ITU-T的，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。在技術(shù)上，標準中有多個亮點，如：統(tǒng)一的VLC符號編碼；高精度、多模式的位移估計；基于4×4塊的整數(shù)變換；分層的編碼語法等。這些技術(shù)亮點使得它具備更好的壓縮性能，同時也增強了對各種信道的適應(yīng)能力，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對誤碼和丟包的處理；應(yīng)用范圍較寬，以滿足不同速率、不同解析度及不同傳輸(存儲)場合的需求；這些使得算法具有很高的編碼效率， 它的壓縮率比MPEG-2高2～3倍，1Mb/s速率的圖像效果接近MPEG-2中DVD的圖像質(zhì)量，同樣，碼流結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性也很強，這增強了它的差錯恢復能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。是目前手機電視中最為理想的信源壓縮編碼標準。

　　1、的技術(shù)特點：

　　(1) 就改善圖像質(zhì)量有以下特點

　　運動補償中的塊大小可變，最小的亮度補償塊可以小到4×4。

　　采用了1/4采樣精度的運動補償，大大減少了內(nèi)插處理的復雜度。

　　中運動矢量不再限制在已編碼參考圖像的內(nèi)部。

　　中使用了高級圖像選擇技術(shù)，可以用已編過碼且保留在緩沖區(qū)的圖像進行預測。

　　消除了參考圖像的順序必須依賴顯示圖像順序的這種相關(guān)性。

　　消除了參考圖像與圖像表示方式的限制，使B幀圖像在很多情況下也能作為參考幀預測圖像。

　　采用了加權(quán)預測，允許一定的加權(quán)補償預測和偏移，在淡入淡出中可大大的提高編碼效率。

　　改變了在以前的標準中，預測編碼圖像的“跳過”區(qū)不能有運動的限制。對“跳過”區(qū)的運動采用推測方法。對雙預測的B幀圖像，采用高級運動預測方法，稱為“直接”運動補償，進一步改善編碼效率。

　　采用幀內(nèi)編碼的直接空間預測，將編碼圖像邊沿進行外推應(yīng)用到當前幀內(nèi)編碼圖像的預測。

　　采用了循環(huán)去塊效應(yīng)濾波器，此消除基于塊的視頻編碼在圖像中存在塊效應(yīng)，改善視頻的主觀和客觀質(zhì)量。

　　(2) 就善預測方法來改善編碼效率有以下特點：

　　①以前的標準變換的塊都是8×8，主要使用4×4塊變換，使編碼器表示信號局部適應(yīng)性更好，更適合預測編碼，減少“鈴”效應(yīng)。另外圖像邊界需要小塊變換。
　　②通常使用小塊變換，但有些信號包含足夠的相關(guān)性，要求以大塊表示，這就是分級塊變換。有兩種方式實現(xiàn)。低頻色度信號可用8×8，；對幀內(nèi)編碼，可使用特別的編碼類型，低頻亮度信號可用16×16塊。
　?、鬯幸郧皹藴适褂玫淖儞Q要求32位運算，C只使用16位運算的短字長變換。
　?、芤郧皹藴史醋儞Q和變換之間存在一定容限的誤差，每個解碼器輸出視頻信號都不相同，產(chǎn)生小的漂移，最終影響圖像的質(zhì)量，實現(xiàn)了完全匹配。
　?、菔褂脙煞N熵編碼方法，CAVLC（上下文自適應(yīng)的可變長編碼）和CABAC（上下文自適應(yīng)二進制算術(shù)編碼），兩種都是基于上下文的熵編碼技術(shù)。

　　(3)具有強大的糾錯功能和各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境操作靈活性，主要特性如下：

　?、俚膮?shù)集結(jié)構(gòu)設(shè)計了強大、有效的傳輸頭部信息具有較強的抗誤碼特性，采用了很靈活、特殊的方式，分開處理關(guān)鍵信息，可以在各種環(huán)境下可靠傳送。
　?、谥械拿恳粋€語法結(jié)構(gòu)放置在稱為NAL網(wǎng)絡(luò)抽象層的單元中，改變了以前標準中都要采用強制性特定位流接口的情況，能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸，有較好的網(wǎng)絡(luò)親和性。
　　③在可采用非常靈活的像條大小。
　　④可以將圖像劃分為像條組，每個像條可以獨立解碼。靈活宏塊排序（FMO）通過管理圖像區(qū)之間的關(guān)系，具有很強的抗數(shù)據(jù)丟失能力。
　　⑤支持任意的像條排序，每個像條幾乎可以獨立解碼，所以像條可以按任意順序發(fā)送和接收。在實時應(yīng)用中，可以改善端到端的延時特性。
　?、逓樘岣呖箶?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，當圖像區(qū)的主表示丟失時仍可以正確解碼。
　　⑦可以根據(jù)每個像條語法元素的范疇，將像條語法劃分為3部分，分開傳送。

　　下面就的幾個重要特性進行詳細介紹：

　　1、幀內(nèi)預測
　　
　　對I幀的編碼是利用空間相關(guān)性而非時間相關(guān)性而實現(xiàn)的。以前的標準只利用了一個宏塊內(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。為了進一步利用空間相關(guān)性，引入了幀內(nèi)預測以提高壓縮效率。簡單地說，幀內(nèi)預測編碼就是用周圍鄰近的象素值來預測當前的象素值，然后對預測誤差進行編碼。這種預測是基于塊的，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種預測模式16×16 、 16×8 、 8×16 和 8×8，4×4塊有9種。

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

　　2、幀間預測
　
　　(1)預測時所用塊的大小可變
　　
　　假設(shè)基于塊的運動模型塊內(nèi)所有象素都做了相同的平移，在運動比較劇烈時或者在運動物體的邊緣處，這一假設(shè)會與實際出入較大，導致較大的預測誤差，這時減小塊的大小可以使假設(shè)在小的塊中依然成立。同時，小的塊所造成的塊效應(yīng)相對也小，從而提高預測的效果。

　　一共采用了7種方式對一個宏塊進行分割，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)容選擇最好的預測模式以提高預測效果。與僅使用16×16塊進行預測相比，使用不同大小和形狀的塊可以使碼率降低15％以上。

　　(2)更精細的預測精度

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

　　(3)多參考幀
　
　　支持多參考幀預測，即可以有多于一個(最多5個)在當前幀之前的解碼幀作為參考幀，產(chǎn)生對當前幀的預測。這適用于視頻序列中含有周期性運動的情況。這種技術(shù)，可以改善運動估計的性能，提高解碼器的錯誤恢復能力；但它也增加了緩存的容量，加大了編解碼器的復雜性。與只使用一個參考幀相比，使用5個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測，而不是僅僅在輸出重建圖像時用來改善主觀質(zhì)量。對于幀內(nèi)預測，使用的是未經(jīng)過濾波的重建圖像。

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201706/351744.htm
　　3、整數(shù)變換
　　
　　對幀內(nèi)或幀間預測的殘差進行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確地恢復編碼端的輸入。當然，這樣做的代價是壓縮性能略微下降。此外，該變換是針對4×4塊進行的，這也有助于減小塊效應(yīng)。
　　
　　為了進一步利用圖像的空間相關(guān)性，在對色度分量的預測殘差和16×16幀內(nèi)預測的預測殘差進行上述整數(shù)DCT之后，標準還將每個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，進一步做哈達瑪(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，在這些碼表中自動地選擇，盡可能地與當前數(shù)據(jù)的概率模型匹配，從而實現(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，其每個符號所對應(yīng)的碼長被認為是分數(shù)。由于對每一個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行估計的問題。在CABAC中，每編碼一個二進制符號，編碼器就會自動調(diào)整對信源概率模型(用一個“狀態(tài)”來表示)的估計，隨后的二進制符號就在這個新的概率模型基礎(chǔ)上進行編碼。這樣的編碼器不需要信源統(tǒng)計特性的先驗知識，而是在編碼過程中自適應(yīng)地估計。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訪問、快進/快退和錯誤恢復。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，直接切換顯然會導致嚴重失真，而且這種失真會向后傳遞。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行編碼，盡管比特率不同，但切換前后的兩幀必然有相當大的相關(guān)性，所以編碼器可以將Al作為B2的參考幀，對B2進行幀間預測，預測誤差就是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所進行的預測是在Al和B2的變換域中進行的。SP Slice要求切換后B2的圖像和直接傳送目標碼流時一樣。當然，如果切換的目標是毫不相關(guān)的另一碼流，SP Slice就不適用了。

　　6、靈活的宏塊排序
　　
　　靈活的宏塊排序(FMO)，是指將一幅圖像中的宏塊分成幾個組，分別獨立編碼，某一個組中的宏塊不一定是在常規(guī)掃描順序下前后連續(xù)，而可能是隨機地分散在圖像中各個不同的位置。這樣，在傳輸時，如果發(fā)生錯誤，某個組中的某些宏塊不能正確解碼時，解碼器仍然可以根據(jù)圖像的空間相關(guān)性，依靠其周圍正確譯碼的象素，對其進行恢復。

　　這些特點使得它的應(yīng)用場合相當廣泛，包括可視電話(固定或移動)、實時視頻會議系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及因特網(wǎng)視頻傳輸、多媒體信息存儲等。

　　三、小結(jié)

　　最終，DVB-H標準主要解決了基于DVB數(shù)據(jù)廣播和地面電視標準融合后的兩個問題：它采用的基于時分復用的策略，實現(xiàn)了節(jié)省功耗和業(yè)務(wù)的無縫交互；使用MPE-FEC技術(shù)，可提供魯棒性更強的信號，使得在室內(nèi)低速率移動和室外高速率移動的手持終端（特別是手機）能進行正常的業(yè)務(wù)訪問。

　　以其高效的編碼性能可以適用于多種網(wǎng)絡(luò)，同時也可滿足多種應(yīng)用的需求?？梢詰?yīng)用在基于電纜、衛(wèi)星、 調(diào)制解調(diào)器、 DST 等信道的多種領(lǐng)域；也可應(yīng)用于視頻數(shù)據(jù)在光學或磁性設(shè)備上的存儲和基于 ISDN 、以太網(wǎng)、 DSL 無線及移動網(wǎng)絡(luò)的公話服務(wù)、視頻流服務(wù)、彩信服務(wù)等方面。

　　未來的移動視頻接收中解決了編碼問題，DVB-H標準解決了視頻流在傳輸中存在的問題，使得從收聽廣播節(jié)目、觀看影像檔案到在手機上觀看電視直播，成為一個再自然不過的發(fā)展過程。這種體驗對于消費者所帶來的沖擊，絕對會令人難以想象。隨著電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)的三網(wǎng)融合趨勢，已經(jīng)注定這些各具優(yōu)勢的技術(shù)在交叉和互補的運用過程中會誕生出多種多樣的新媒體，而手機將成為多種傳播媒體的載體，將成為一種新興媒體——多媒體的綜合服務(wù)終端。這必將給人們帶來更快、更多的信息獲取方式。