隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,信息高速公路的建設(shè),以及多媒體的推廣應(yīng)用,各種視頻資料源源不斷地產(chǎn)生,隨之建立起了越來越多的視頻數(shù)據(jù)庫,出現(xiàn)了數(shù)字圖書館數(shù)字博物館、數(shù)字電視、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等許多新的服務(wù)形式和信息交流手段。
視頻技術(shù)是多媒體應(yīng)用的核心技術(shù),數(shù)字視頻由于數(shù)據(jù)量可壓縮的信息量最多,壓縮處理后的視頻質(zhì)量決定了多媒體服務(wù)質(zhì)量的好壞。視頻壓縮編碼技術(shù)已制定了一些國際標(biāo)準(zhǔn),如ITU-T H.261,H,263,及ISO/IEC的MPEG-1和MPEG-2,覆蓋了很大的視頻速率范圍和應(yīng)用領(lǐng)域,支持不同速率、不同的圖像質(zhì)量要求等條件的視頻業(yè)務(wù),能夠滿足包括電視會議、視頻電子郵件、可視電話、廣播級視頻應(yīng)用等不同要求的服務(wù)。隨著視頻應(yīng)用需求的不斷發(fā)展,視頻壓縮技術(shù)也有了很大的提高,新出現(xiàn)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有了更高的壓縮效率(在相同的圖像質(zhì)量下需要更低的傳送碼率或在相同的傳輸速率下提供質(zhì)量更好的圖像),同時支持不同的傳輸速率以適應(yīng)不同的傳送網(wǎng)絡(luò)。
在目前已經(jīng)大量應(yīng)用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)中,MPEG-1和MPEG-2是面向廣播級或準(zhǔn)廣播級應(yīng)用的。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)主要是為了視頻存儲媒體如VCD而制定,該標(biāo)準(zhǔn)能夠適應(yīng)變碼流的處理,其主要目的是在1 ~1.5 Mbit/s的情況下,提供30幀CIF(352x288) VHS質(zhì)量的圖像。MPEG-1的實(shí)時編碼通常需要硬件才能完成,解碼可以用軟件來完成。MPEG-1不能提供分級圖像編碼,也不能在丟包率高的情況下應(yīng)用。
MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展了MPEG-1標(biāo)準(zhǔn),能夠支持高分辨率圖像和聲音。目標(biāo)碼率是在3~15Mbit/s傳輸速率條件下提供廣播級的圖像,而且能夠提供SNR、時間、空間三種分級 編碼。該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于衛(wèi)星廣播時,在當(dāng)前的一個模擬信道中,不犧牲質(zhì)量的情況下能提供五路數(shù)字的編碼節(jié)目。
H.261與H.263標(biāo)準(zhǔn)主要面向于低碼率的視頻應(yīng)用,如可視電話和會議電視。H.261是最早出現(xiàn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它的輸出碼率是64 kbi/s的倍數(shù)。H.261 主要是為了ISDN的會議電視和可視電話的應(yīng)用,它所需要的計(jì)算量能夠顯著下降。這種算法通過均衡圖像質(zhì)量和運(yùn)動來優(yōu)化帶寬,所以圖像快速運(yùn)動時質(zhì)量會下降。H.261的輸出速率是恒定的,而圖像質(zhì)量非恒定。
H.263是為了支持低速率的通信而制定的標(biāo)準(zhǔn),但希望能夠適應(yīng)較大的動態(tài)范圍,而不僅限于低碼率,而且能取代H.261。H.263能適應(yīng)誤碼率高的信道,具備容錯的能力。
由于公用電話網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)上的傳輸速率仍然很有限,而且誤碼率高,上述標(biāo)準(zhǔn)不能滿足高壓縮率和強(qiáng)信道容錯能力的應(yīng)用要求。新的壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生,,如H263+和MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)。
H263 +以及后來的H263++,H26L能很好地解決低碼率視頻應(yīng)用問題,在提高編碼壓縮效率的同時,提高碼流對高誤碼率信道的容錯能力,方便靈活,且能夠兼容本標(biāo)準(zhǔn)的以前版本,由于實(shí)現(xiàn)成本較低,H263 +標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來越多地被采用。
MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是目前壓縮標(biāo)準(zhǔn)的主流,既能夠支持碼率低于64kbit/s的視頻應(yīng)用,也能夠支持廣播級的視頻應(yīng)用。與其他壓縮標(biāo)準(zhǔn)相比,MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)在DCT的基礎(chǔ)上引入子圖像模型的概念,從而具有更高的壓縮效率。
發(fā)展中的視頻處理技術(shù)領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大,未來的研究主要集中在以下幾個方面:
①對視頻流中預(yù)期目標(biāo)的實(shí)時檢測。
②對數(shù)字視頻中特定感興趣特征的檢索。
③將場景視頻流中的自然人與人工制作的物體合成。
④視頻數(shù)據(jù)庫管理中的摘要生成。
⑤將視頻流分割成有代表性的鏡頭。
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原文標(biāo)題:數(shù)字視頻處理技術(shù)的發(fā)展
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