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视频压缩熵编码和网络传输的研究
摘要
是国际电信联盟猅和国际标准化组织:峡7⒌男乱淮悠
压缩编码标准,由于其具有较高的压缩比、很好的分层结构和网络适应性,在未
来的数字视频和存储领域有着广阔的应用前景。本文以此为背景,对中熵
编码原理进行了研究,并用实现了其中的三个核心模块。同时本文在分析
了网络适应性的基础上,提出了一种基于テ屯缈刂菩酒
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采用了先进的编码技术,包括新的熵编码技术,提高了压缩比。在相
同的重建图像质量下,比平均节约%左右的码率。
中的熵编码包括三种:狦和1疚闹饕Q
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技术,基于公司的盗蠪酒肰镅陨杓屏
其中三个核心模块——瓽嗦肽?椤×浠幌凳榉戎当嗦肽?楹
变长码字拼接模块,利用砑辛寺呒酆希詈罄梅抡婀ぞ
进行了验证。
引入了分层的编码技术,它把所有和传输相关的部分放在网络抽象层
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提出了一种基于テ鶤和以太网控制芯片牡统杀
编码器网络接口的设计方案,详细介绍了硬件电路的设计原理。同时结合实时多
任务操作系统/.和嵌入式轻型网络协议栈谏鲜鲇布低成洗罱
多任务的网络开发平台,详细分析疧甀蚲的移植,编写了
的驱动程序,并且利用编写的测试程序对系统的网络性能进行了测试,
利用网络分析软件分析了其最高的癠传输速率。最后经验证,达到了
传输低码率视频流的带宽要求。
关键词:熵编码网络接口实时多任务操作系统网络协议栈
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视频压缩熵编码和网络传输的研究
把
视频压缩编码技术的基本概念
年电影的诞生第一次将人类带入奇妙的视频世界。二十世纪三十年代电
视的发明和普及把视频信号带入了千家万户,深刻地改变了人们的生活。今天随
着网络的迅速发展,视频的应用越来越广泛,视频点播、可视电话、视
频会议等应用形式不断涌现,视频信息正在对人类的生活方式和社会发展起着越
来越重要的作用。早期的视频信号主要是模拟的,随着数字化进程的推进,数字
视频技术得到了迅速发展。然而模拟视频的数字化会产生巨大的数据量,比如未
经压缩的电视质量数字视频信号的数据量高达U舛源娲⒖占浜痛浯
宽构成了巨大的挑战,直接存储或传输如此高的数据量在现阶段是不现实的,事
实上也是没有必要的,因为原始的视频数据有很大的信息冗余,这就需要视频压
缩编码技术对其进行压缩。视频编码系统如图所示川。
图视频编码系统
视频压缩是在香农的信息论的基础上发展起来的,是通过去除视频数据中的
冗余信息来完成的。视频信号的冗余有很多种【浚莶煌慕嵌却筇宸治#嚎
间冗余——二维图像相邻像素之间具有的相关性:时间冗余——相邻运动图像之
间存在的相关性;视觉冗余——人眼视觉感知不敏感的某些图像特征,比如色度
变化的高频分量、像素在时间和空间域变化的高频分量等:信息熵冗余——由于
携带信息的符号熵大于信息熵而使数据中存在的统计冗余。为了消除以上冗余,
一个视频压缩编码器一般包括三个主要的功能单元⋯:时间域模块、空间域模块
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国内外视频压缩编码的发展及现状了联合视频组鬞,。和熵编码模块,如图尽F渲惺庇蚰?榈墓δ苁窃谙嗔诘氖悠抵≈淙コ除去空间相关性,使图像得到进一步的压缩,再用变换编码把图像变换到另一个域中,例如傅立叶变换或离散余弦变换雇枷癖浠坏狡涤颍诒浠挥蛑型枷信息是以变换系数来表示的。接下来变换系数经过量化去掉视觉冗余,这样图像就得到了进一步的压缩。空间域模块的输出是一系列经过量化的变换系数。时域模块得到的参数硕蛄和空间域模块得到的变换系数被送到熵编码器,通过去除统计冗余信息进行最后的压缩。当前的视频压缩编码领域国际上有两大标准化组织:一个是国际标准化组织凸实缱蛹际跷被率舻脑硕枷褡ḿ易琈隶属于联合技术第被嵯碌牡治岬牡ぷ髯椋怨俜匠莆其制定的视频标准称为系列。另外这两大标准化组织于年月成立我国也于年掠晒倚畔⒉挡靠蒲Ъ际跛九汲闪⒘耸忠羰悠当嘟饴技术标准工作组,专门来制定中国的国家音视频编码标准。上述三大组织推出的一系列视频编码标准时间表如图时间域冗余信息,通常是通过对视频帧进行预测来实现。接下来通过空间域模块疘/,,其制定的视频标准称为系列;