号的可逆性和无损性，常常采用更多的比特来表示系数。去除视频信号时间冗余，可使用有运动补偿的帧间预测来完成。对于活动图像多数情况下只是其中的很少部分图像在运动，课程设计说明书第页即使有大范围的活动部分，前后帧尽管有很大区别，但移动物体本身大多数情况下是相同的。因此只需要找到图像中部分运动了多少就可以在前帧找到相应图像的内容，这个查找过程称为运动估值，其表达方式是运动矢量而把前帧相应的运动部分补过来，得到其剩余的不同部分的过程称为运动补偿。就这样，采用运动补偿可以有效地去除视频信号在时间方向的重复信息，达到压缩的目的。为了达到减少数据的目的，将转换成，并且通过量化，将代表每个系数的比特数目减少。般使用比特来代表系数，对于其他系数则采用较小的比特数目。每个或每组宏块都有不同的量化刻度，对每个宏块采用不同的量化因数，使只含帧内压缩的能提供比同样的方法，其原理是利用帧间的空间相关性，减小空间冗余度。帧间编码为什么可以减小冗余度，这是因为两帧之间有很大的相似性。如果将前后两帧相减移动物体作相应位移得到的误差作编码所需比特要比课程设计说明书第排好，其码字为„用霍夫曼编码所得的平均比特率为码长出现概率上例为可以算出本例的信源熵为，二者已经是很接近了。运动估计的运动补偿编码这是种帧间编码最后的，将路线上所遇到的和按最低位到最高位的顺序排好，就是该符号的霍夫曼编码。图霍夫曼编码过程例如所示从左至右，由至，其码字为按践线将所遇到的和按最低位到最高位的顺序先按出现的概率大小排队，把两个最小的概率相加，作为新的概率和剩余的概率重新排队，再把最小的两个概率相加，再重新排队，直到最后变成。每次相加时都将和赋与相加的两个概率，读出时由该符号开始直走到组合并重新排序成新的原为课程设计说明书第页对与分别指定与后，再作概率相加并重新按概率排序得„直到最后得分别给以，为止，如图所示。霍夫曼编码的具体方法大小逆序排列，则其平均码字长度为最小。现在通过个实例来说明上述定理的实现过程。设将信源符号按出现的概率大小顺序排列为给概率最小的两个符号与分别指定为与，然后将它们的概率相加再与原来的均长度最短的码字，有时称之为最佳编码，般就叫作编码。下面引证个定理，该定理保证了按字符出现概率分配码长，可使平均码长最短。定理在变字长编码中，如果码字长度严格按照对应符号出现的概率表构成串的字符，代表串的长度。游程编码和哈夫曼编码等属于统计编码。霍夫曼编码霍夫曼编码是可变字长编码的种。于年提出种编码方法，该方法完全依据字符出现概率来构造异字头的平由字构成的数据流中各个字符连续重复出现而形成字符串的长度。基本的游程编码就是在数据流中直接用三个字符来给出上述三种信息，其数据结构如图所示。图基本游程长度编码数据结构表示有个字符串在此位置，代出来了。因为之字型读出在大多数情况下出现连零的机会比较多，尤其在最后，如果都是零，在读到最后个数后只要给出块课程设计说明书第页结束码，就可以结束输出，因此节省了很多码率。游程长度指的是际上是按二维频率的高低顺序读出系数的，这样来就为游程长度编码创造了条件。所谓游程长度编码是指个码可同时表示码的值和前面几个零，这样就可以把之字型读出的优点显示的方式可以有多种选择，如水平逐行读出垂直逐列读出之字型读出和交替读出等，其中之字型读出是最常用的种。由于经变换以后，系数大多数集中在左上角，即低频分量区，因此之字型读出实用表示预测值，则数。为预测系其中，为任意整数或加权系数，为预测阶数。由上式可见，线性预测中，第个预测值是过去个样值的线性组合。游程长度编码读出数据和表示数据的方式也是减少码率的个重要因素。读出明书第页图预测原理由图可见，预测值跟踪输入信号抽样值变化。的方框图如图中，它是典型的线性预测方式。设原始信号序列为，其中是序列中现在的样值，而是的前个样值。若选用的前个样值来预测，并的重建信号和编码器的完全相同。的总量化误差定义为输入信号与解码器输出的重建信号的差值。即有由上式可知，在这种系统中，总量化误差只和差值信号的量化误差有关。图说明了预测的原理。课程设计说入样值信号，接收端重建信号为，是输入信号与预测信号的差值，为量化后的差值，是经编码后输出的数字码。图原理方框图编码器中的预测器与解码器中的预测器完全相同。因此，在无传输误码的情况下，解码器输出效信息，而差值信号的能量远小于原样值，就可以使量化电平数减少，从而大大地压缩数码率。在接收端，只要把差值序列叠加到预测序列上，就可以恢复原始序列。图给出了差值脉码调制系统原理框图。图中输入效信息，而差值信号的能量远小于原样值，就可以使量化电平数减少，从而大大地压缩数码率。在接收端，只要把差值序列叠加到预测序列上，就可以恢复原始序列。图给出了差值脉码调制系统原理框图。图中输入样值信号，接收端重建信号为，是输入信号与预测信号的差值，为量化后的差值，是经编码后输出的数字码。图原理方框图编码器中的预测器与解码器中的预测器完全相同。因此，在无传输误码的情况下，解码器输出的重建信号和编码器的完全相同。的总量化误差定义为输入信号与解码器输出的重建信号的差值。即有由上式可知，在这种系统中，总量化误差只和差值信号的量化误差有关。图说明了预测的原理。课程设计说明书第页图预测原理由图可见，预测值跟踪输入信号抽样值变化。的方框图如图中，它是典型的线性预测方式。设原始信号序列为，其中是序列中现在的样值，而是的前个样值。若选用的前个样值来预测，并用表示预测值，则数。为预测系其中，为任意整数或加权系数，为预测阶数。由上式可见，线性预测中，第个预测值是过去个样值的线性组合。游程长度编码读出数据和表示数据的方式也是减少码率的个重要因素。读出的方式可以有多种选择，如水平逐行读出垂直逐列读出之字型读出和交替读出等，其中之字型读出是最常用的种。由于经变换以后，系数大多数集中在左上角，即低频分量区，因此之字型读出实际上是按二维频率的高低顺序读出系数的，这样来就为游程长度编码创造了条件。所谓游程长度编码是指个码可同时表示码的值和前面几个零，这样就可以把之字型读出的优点显示出来了。因为之字型读出在大多数情况下出现连零的机会比较多，尤其在最后，如果都是零，在读到最后个数后只要给出块课程设计说明书第页结束码，就可以结束输出，因此节省了很多码率。游程长度指的是由字构成的数据流中各个字符连续重复出现而形成字符串的长度。基本的游程编码就是在数据流中直接用三个字符来给出上述三种信息，其数据结构如图所示。图基本游程长度编码数据结构表示有个字符串在此位置，代表构成串的字符，代表串的长度。游程编码和哈夫曼编码等属于统计编码。霍夫曼编码霍夫曼编码是可变字长编码的种。于年提出种编码方法，该方法完全依据字符出现概率来构造异字头的平均长度最短的码字，有时称之为最佳编码，般就叫作编码。下面引证个定理，该定理保证了按字符出现概率分配码长，可使平均码长最短。定理在变字长编码中，如果码字长度严格按照对应符号出现的概率大小逆序排列，则其平均码字长度为最小。现在通过个实例来说明上述定理的实现过程。设将信源符号按出现的概率大小顺序排列为给概率最小的两个符号与分别指定为与，然后将它们的概率相加再与原来的组合并重新排序成新的原为课程设计说明书第页对与分别指定与后，再作概率相加并重新按概率排序得„直到最后得分别给以，为止，如图所示。霍夫曼编码的具体方法先按出现的概率大小排队，把两个最小的概率相加，作为新的概率和剩余的概率重新排队，再把最小的两个概率相加，再重新排队，直到最后变成。每次相加时都将和赋与相加的两个概率，读出时由该符号开始直走到最后的，将路线上所遇到的和按最低位到最高位的顺序排好，就是该符号的霍夫曼编码。图霍夫曼编码过程例如所示从左至右，由至，其码字为按践线将所遇到的和按最低位到最高位的顺序排好，其码字为„用霍夫曼编码所得的平均比特率为码长出现概率上例为可以算出本例的信源熵为，二者已经是很接近了。运动估计的运动补偿编码这是种帧间编码的方法，其原理是利用帧间的空间相关性，减小空间冗余度。帧间编码为什么可以减小冗余度，这是因为两帧之间有很大的相似性。如果将前后两帧相减移动物体作相应位移得到的误差作编码所需比特要比课程设计说明书第页帧内编码所需的比特少，帧间差集中在零附近，可以用短的码字传送。实现帧间编码的方法是运动估计和运动补偿。用图来说明这个过程。图运动处理过程当前帧在过去帧的窗口中寻找匹配部分，从中找到运动矢量根据运动矢量，将过去帧位移，求得对当前帧的估计将这个估计和当前帧相减，求得估计的误差值将运动矢量和估计的误差值送到接收端去。接收端根据收到的运动矢量将过去帧作位移也就是对当前帧的估计，再加上接收到的误差值，就是当前帧了。图宏块在上帧搜索范围内寻找匹配图运动估计的全局搜索块匹配图运动估计的全局搜索块匹配实际上，在做运动估计和运动补偿时，是以的块称宏块逐个进行的，如图所示，这是将当前帧划分为课程设计说明书第页的块。对每块在过去帧中范围为的范围内进行搜索，以求得最优匹配，从而得到运动矢量的估值，。衡量匹配好坏的准则可以是均方误差最小准则。搜索方法可以是全局搜索法，即对搜索范围内的每点都计算均方误差，选最小值即对应最优匹配，如图所示。编码器原理的编码方式有三种编码方式帧内压缩编码方式，见图帧间压缩编码方式，见图帧内及帧间压缩编码方式，见图。图帧内压缩编码方式压缩就是将视频信号中冗余减少的过程，首先必须识别每个视频场和帧中的冗余，这主要包括空间与时间上的冗余。去除视频信号空间冗余可通过变换来完成，变换是个无信号损失的双向数学过程。它将空间分布的变化程度转变成重现空间分布所需的频率带宽。变换所