视频信号压缩：探索可能性

视频信号可以压缩的根据主要有两点：一是视频信号中存在大量的冗余度可供压缩，包括图像结构和编码统计方面的冗余度，这种冗余度在解码后可无失真地恢复。另一点是利用人的视觉特性，通过减少表示视频信号的精度，以一定的客观失真换取视频数据压缩。

视频信号结构上的冗余度表现为很强的空间（帧内的）和时间（帧间的）相关性，如图1-4和图1-5所示。一幅图像在不同行、不同场、不同像素之间存在着许多相同的信息可供压缩。一般情况下电视画面中的大部分区域信号变化缓慢，尤其是背景部分几乎不变，正如观看电影胶带，可以发现连续几十张画面变化甚小。据统计不同类型的彩色电视节目，在一帧时间内，亮度信号平均只有7.5%的像素有变化，而色度信号平均只有6.5%的像素有变化，这样就有大量的时间或空间的冗余信息可进行压缩。

图1-4 图像空间相关冗余

图1-5 图像时间相关冗余(www.xing528.com)

视频信号在编码过程中，被编码视频信号的概率密度分布是不均匀。例如，在预测编码中，需要编码的信号是预测误差信号E，而这种预测误差信号的概率P（E）高度集中分布在0附近，形成如图1-6所示的概率分布曲线。对这种极不均匀的概率分布的信息，可采用变字长编码，即出现概率低、预测误差大的用长码，出现概率高、预测误差信号为0或小误差的用短码，这样总的平均码长要比用固定码长编码短得多，可消除编码信息所含的统计冗余度。

图1-6 预测误差信号概率分布曲线

利用人眼的视觉特征，在不影响图像主观评价质量的条件下，通过减少表示视频信号的精度来实现数码压缩。人眼的视觉特征表现在人眼对图像细节分辨率，运动分辨率和对比度分辨率的要求都有一定的限度，而且这3个方面互相制约。利用这一特征，可采用自适应技术。根据每帧图像的特点来决定对它的采样频率和量化精度，尽量做到与人眼在观看这帧图像所反映的视觉特征相适配，做到在不损伤图像主观质量的条件下压缩码率。