視頻壓縮

3. 游程編碼
游程編碼(RLC， Run Length Coding)是一種十分簡(jiǎn)單的壓縮方法， 它將數據流中連續出現的字符用單一的記號來(lái)表示。 例如， 字符串5310000000000110000000012000000000000可以壓縮為5310-10110-08120-12， 其中， “-”后面兩個(gè)數字是“-”前面數字的連續個(gè)數。 游程編碼的壓縮率不高， 但編碼、 解碼的速度快， 仍被得到廣泛的應用， 特別是在變換編碼后再進(jìn)行游程編碼， 有很好的效果。

6.1.5 預測編碼和變換編碼
1. DPCM原理
基于圖像的統計特性進(jìn)行數據壓縮的基本方法就是預測編碼。 它是利用圖像信號的空間或時(shí)間相關(guān)性， 用已傳輸的像素對當前的像素進(jìn)行預測， 然后對預測值與真實(shí)值的差——預測誤差進(jìn)行編碼處理和傳輸。 目前用得較多的是線(xiàn)性預測方法， 全稱(chēng)為差值脈沖編碼調制(DPCM， Differential Pulse Code Modulation)， 簡(jiǎn)稱(chēng)為DPCM。

利用幀內相關(guān)性(像素間、 行間的相關(guān))的DPCM稱(chēng)為幀內預測編碼。 如果對亮度信號和兩個(gè)色差信號分別進(jìn)行DPCM編碼， 對亮度信號采用較高的取樣率和較多位數編碼， 對色差信號用較低的取樣率和較少位數編碼， 構成時(shí)分復合信號后再進(jìn)行DPCM編碼， 這樣做使總碼率更低。

利用幀間相關(guān)性(鄰近幀的時(shí)間相關(guān)性)的DPCM被稱(chēng)為幀間預測編碼， 因幀間相關(guān)性大于幀內相關(guān)性， 其編碼效率更高。 若把這兩種DPCM組合起來(lái)， 再配上變字長(cháng)編碼技術(shù)， 能取得較好的壓縮效果。 DPCM是圖像編碼技術(shù)中研究得最早， 且應用最廣的一種方法， 它的一個(gè)重要的特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單， 易于硬件實(shí)現。 圖6-4（a）是它的示意圖， 編碼單元主要包括線(xiàn)性預測器和量化器兩部分。
編碼器的輸出不是圖像像素的樣值f(m， n)， 而是該樣值與預測值g(m， n)之間的差值， 即預測誤差e(m， n)的量化值E(m， n)。 根據圖像信號統計特性的分析， 給出一組恰當的預測系數， 使預測誤差主要分布在“0”附近， 經(jīng)非均勻量化， 采用較少的量化分層， 圖像數據得到壓縮。 而量化噪聲又不易被人眼所覺(jué)察， 圖像的主觀(guān)質(zhì)量并不明顯下降。 圖6-4（b）是DPCM解碼器， 其原理和編碼器剛好相反。

圖 6-4 DPCM原理
(a) DPCM編碼器； (b) DPCM解碼器

DPCM編碼性能主要取決于預測器的設計， 預測器設計要確定預測器的階數N以及各預測系數。 圖6-5是一個(gè)4階預測器的示意圖， 圖6-5(a)表示預測器所用的輸入像素和被預測像素之間的位置關(guān)系， 圖6-5(b)表示預測器的結構。