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    1.1視訊技術(shù)在多媒體業(yè)務(wù)中的應用 

    隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，消費類(lèi)電子、通信、影視及廣播、計算機技術(shù)日益緊密地結合起來(lái)，使得基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體產(chǎn)業(yè)成為本世紀初發(fā)展最快、規模最大的產(chǎn)業(yè)之一。

    多媒體是建立在計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能等學(xué)科基礎上的綜合性極強的高新信息技術(shù)，由其帶來(lái)的虛擬現實(shí)技術(shù)能創(chuàng )造身臨其境的神奇 效果，從而廣泛應用于影視、廣告、游戲、教育、會(huì )展等領(lǐng)域。2002年全球多媒體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達300億美元，今年將突破400億美元。前不久，北京經(jīng)濟廣播 多媒體財經(jīng)頻道正式運行，實(shí)現了廣播節目既可以聽(tīng)又可以看的多項全新的廣播服務(wù)功能。北京經(jīng)濟廣播的多媒體財經(jīng)頻道可以全天24小時(shí)不間斷地提供全球的外 匯市場(chǎng)的行情、報價(jià)、市場(chǎng)信息以及與外匯市場(chǎng)相關(guān)的國內國際重要財經(jīng)新聞等信息，同時(shí)還可以使用節目中提供的“匯眼”市場(chǎng)分析軟件，自己對市場(chǎng)進(jìn)行分析， 研判外匯市場(chǎng)的走勢。從這個(gè)實(shí)際例子中也可以看到多媒體業(yè)務(wù)的大部分應用都與視訊技術(shù)相關(guān)。在中國市場(chǎng)，視訊技術(shù)主要應用于政府會(huì )議。 

    由于政府的工作性質(zhì)和政府對提高辦公效率的需求，這部分應用還會(huì )繼續增加。另一方面，隨著(zhù)以聯(lián)通、網(wǎng)通為代表的新電信運營(yíng)商的崛起和企業(yè)內部基于IP的寬帶基礎網(wǎng)絡(luò )的建設，把需要占用較多帶寬的視頻通訊應用到寬帶網(wǎng)絡(luò )上，將成為視訊技術(shù)加速發(fā)展的新動(dòng)力。

    2.1視頻壓縮標準的發(fā)展

    傳統的壓縮編碼是建立在香農（Shannon）信息論基礎上的，它以經(jīng)典的集合論為基礎，用統計概率模型來(lái)描述信源，但它未考慮信息接受者的主觀(guān)特性及 事件本身的具體含義、重要程度和引起的后果。因此，壓縮編碼的發(fā)展歷程實(shí)際上是以香農信息論為出發(fā)點(diǎn)，一個(gè)不斷完善的過(guò)程。

    從不同角度考慮，數據壓縮縮碼具有不同的分類(lèi)方式。

    按信源的統計特性可分為預測編碼、變換編碼、矢量量化編碼、子帶－小波編碼、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )編碼方法等。

    數眼的視覺(jué)特性可能基于方向濾波的圖像編碼、基于圖像輪廓－紋理的編碼方法等。

    按圖像傳遞的景物特性可分為分形編碼、基于內容的編碼方法等。

    隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)化活動(dòng)的進(jìn)一步開(kāi)展，國際標準化組織于1986年、1998年先后成立了聯(lián)合圖片專(zhuān)家組JPEG和運動(dòng)圖像壓縮編碼組織MPEG。GPEG專(zhuān)家 組主要致力于靜態(tài)圖像的幀內壓縮編碼標準ISO/IEC10918的制定；MPEG專(zhuān)家組主要致力于運動(dòng)圖像壓縮編碼標準的制定。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組不懈的努力， 基于第一代壓縮編碼方法（如預測編碼、變換編碼、熵編碼及運動(dòng)補償等）的三種壓縮編碼國際標

    視頻技術(shù)

    眾所周知，人類(lèi)通過(guò)視覺(jué)獲取的信息量約占總信息量的70％，而且視頻信息具有直觀(guān)性、可信性等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以，視訊技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)就是視頻技術(shù)。

    目前，視頻技術(shù)的應用范圍很廣，如網(wǎng)上可視會(huì )議、網(wǎng)上可視電子商務(wù)、網(wǎng)上政務(wù)、網(wǎng)上購物、網(wǎng)上學(xué)校、遠程醫療、網(wǎng)上研討會(huì )、網(wǎng)上展示廳、個(gè)人網(wǎng)上聊天、可視咨詢(xún)等業(yè)務(wù)。

    但是，以上所有的應用都必須壓縮。傳輸的數據量之大，單純用擴大存儲器容量、增加通信干線(xiàn)的傳輸速率的辦法是不現實(shí)的，數據壓縮技術(shù)是個(gè)行之有效的解決 辦法，通過(guò)數據壓縮，可以把信息數據量壓下來(lái)，以壓縮形式存儲、傳輸，既節約了存儲空間，又提高了通信干線(xiàn)的傳輸效率，同時(shí)也可使計算機實(shí)時(shí)處理音頻、視 頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻、音頻節目?？梢?jiàn)，多媒體數據壓縮是非常必要的。由于多媒體聲音

    圖像編碼方法可分為兩代：第一代是基于數據統計，去掉的是數據冗余，稱(chēng)為低層壓縮編碼方法；第二代是基于內容，去掉的是內容冗余，其中基于對象 （Object－Based）方法稱(chēng)為中層壓縮編碼方法，其中基于語(yǔ)義（Syntax－Based）方法稱(chēng)為高層壓縮編碼方法。

    基于內容壓縮編碼方法代表新一代的壓縮方法，也是目前最活躍的領(lǐng)域，最早是由瑞典的Forchheimer提出的，隨后日本的Harashima等人也展示了不少研究成果。

    2.2運動(dòng)估計和補償

    MPEG－4中提供了基于塊的運動(dòng)估計和補償技術(shù)來(lái)有效地利用各個(gè)VOP中視頻內容上的時(shí)間冗余。一般，運動(dòng)估計和補償可以看作針對任意形狀圖像序列的 塊匹配技術(shù)的延伸。塊匹配過(guò)程對于標準宏塊使用；預測誤差和用于預測的宏塊運動(dòng)向量一起被編碼；高級運動(dòng)補償模式支持重疊塊運動(dòng)補償，可對8×8塊運動(dòng)向 量進(jìn)行編碼。為了使運動(dòng)估計得到高編碼效率，預測圖像和被預測圖像越相似越好，所以在運動(dòng)估計之前要先進(jìn)行補償。在目標邊界上的MB先用水平填補而后用垂 直填補，其余完全在VOP之外的MB用擴張填補。

    2.3紋理編碼

    紋理指的是I－VOP圖像和P/B－VOP經(jīng)運動(dòng)補償后殘留的圖像信息。紋理一般在變換域進(jìn)行壓縮編碼和熵編碼。

    準正式編輯已經(jīng)出版：靜態(tài)圖像壓縮編碼標準（JPEG）；數字聲像儲存壓縮編碼標準（MPEG－1）；通用視頻圖像壓縮編碼標準（MPEG－2）。

    隨后，MPEG專(zhuān)家組于1999年2月正式公布了MPEG－4（ISO/IEC14496）V1.0版本。同年底MPEG－4V2.0版本亦告完成，且 于2000年年初正式成為國際標準。MPEG－4標準將眾多的多媒體應用集成于一個(gè)完整的框架內，旨在為多媒體通信及應用環(huán)境提供標準的算法及工具，從而 建立起一種能被多媒體傳輸、存儲、檢索等應用普遍采用的統一數據格式，并根據不同的應用需求，現場(chǎng)配置解碼器，開(kāi)放的編碼系統也可隨時(shí)加入新的有效的算法 模塊。為支持對視頻內容的訪(fǎng)問(wèn)，MPEG－4提出了“視頻對象”的概念。

    目前，MPEG專(zhuān)家組又推出了專(zhuān)門(mén)支持多媒體信息且基于 內容檢索的編碼方案MPEG－7及多媒體框架標準MPEG－21。另外，由ITU－T和MPEG聯(lián)合開(kāi)發(fā)的新標準H.264是最新的視頻編碼算法。為了降 低碼率，獲得盡可能更好圖像質(zhì)量，H.264標準吸取了MPEG－4的長(cháng)處，具有更高的壓縮比、更好的信道適應性，必將在數字視頻的通信和存儲領(lǐng)域得到廣 泛的應用，其發(fā)展潛力不可限量。

    3MPEG－4的主要技術(shù)

    MPEG－4具有很多優(yōu)點(diǎn)。它的壓縮率可以超過(guò)100 倍，而仍保有極佳的音質(zhì)和畫(huà)質(zhì)；它可利用最少的數據，獲取最佳的圖像質(zhì)量，滿(mǎn)足低碼率應用的需求；它更適合于交互式AV服務(wù)及遠程監控。為了滿(mǎn)足各種應用 的需求，MPEG－4標準的使用范圍相當龐大，具有廣泛的適應性和可擴展性。

    3.1形狀編碼

    形狀信息的獲得首先要對圖形進(jìn)行分析和分割，把各個(gè)代表不同內容的目標分割后再用形狀表示。形狀信息通常用二值Alpha平面和灰度Alpha平面來(lái)表 示。二值Alpha平面可用臨近信息進(jìn)行算術(shù)編碼（CAE）；灰度Alpha平面可用運動(dòng)補償加DCT變換方式類(lèi)似紋理編碼一樣進(jìn)行編碼。

    其中用于圖像壓縮的變換有離散Forier變換（DFT）、離散小波變換（DWT）、奇異值分解（SVD）、K－L變換、Walsh變換、 Hadamar

    3.2伸屈性

    視頻的伸屈性，包括空間伸屈性和時(shí)間伸屈性?？臻g伸屈性可以得到不同的空間分辨率，時(shí)間伸屈性可得到不同的時(shí)間分辨率。每種伸屈都有多層，在只有高低2層的情況下，底層指的是基本層，而高層指的是增強層。

    3.3差錯回避

    VLC碼中的一個(gè)比特錯誤會(huì )引起同步丟失，而運動(dòng)補償則會(huì )引起錯誤傳遞。

    MPEG－4的差錯回避有三個(gè)方面：重同步、數據恢復和錯誤隱藏。

    重同步，是指差錯被檢測后，解碼器和碼流之間重新同步的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，這種方法會(huì )將錯誤之前的同步點(diǎn)到重建的同步點(diǎn)之間的數據丟棄。不過(guò)這些丟棄的數據可以用其他的技術(shù)進(jìn)行恢復和實(shí)施錯誤隱藏。

    數據恢復工具在解碼器和碼流重新建立起同步后用來(lái)恢復丟棄的數據。這些工具不是簡(jiǎn)單的用容錯碼恢復，而是用一種差錯回避手段，即用可逆VLC碼字進(jìn)行VLC編碼。

    錯誤隱藏，在重同步有效地將錯誤定位后可以很容易處理。為了進(jìn)一步提高錯誤隱匿的能力，有必要增加錯誤定位能力，特別是數據分割可以用來(lái)提高錯誤定位能力。

    4 結束語(yǔ) 

    隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展、通信技術(shù)的日益提高，客戶(hù)已不僅僅滿(mǎn)足于語(yǔ)音、電報、電子郵件等的通信方式，對視訊業(yè)務(wù)的需求呈迅猛發(fā)展的趨勢。特別是美國 “9•11"事件后，全球的視訊業(yè)務(wù)需求猛增?，F有的視訊業(yè)務(wù)應用主要以政府部門(mén)會(huì )議為主，在遠程教育、遠程醫療以及商用方面的應用很少，而國外90％的 企業(yè)都在使用視訊業(yè)務(wù)，已是“信息高速公路”的主體通信業(yè)務(wù)，因此市場(chǎng)潛力巨大。在視訊業(yè)務(wù)中使用的視頻壓縮技術(shù)，其發(fā)展和應用前景也是非常廣闊的。