数字图像与视频压缩

简介: 数字图像与视频压缩

1,图像


图像用来描绘视觉感知,例如照片或其他二维图片,通常是对物理对象的描绘。在信号处理领域,图像是颜色的分布振幅。图像可以是二维的,例如照片或屏幕显示,或三维的,例如雕像或全息图。对于图像压缩这里探讨的是数字图像。


2,数字图像


数字图像通常是用二进制数字表示的二维图像。根据图像分辨率是否固定,可以分为矢量类型或光栅类型。因此数字图像通常是指光栅图像(位图图像)与矢量图像。


  • 光栅图像具有一组有限的数字值,称为图像元素或像素。数字图像包含固定数量的行和列像素。像素是图像中最小的单个元素,保持过时的值,表示任何特定点颜色的亮度。通常,像素作为光栅图像或光栅图通常以压缩形式传输或存储存储在计算机存储器中。可以通过各种输入设备和技术创建光栅图像,例如数码相机,扫描仪,坐标测量机,地震剖面仪,机载雷达等。 它们也可以从任意非图像数据合成,例如数学函数或三维几何模型;其中三维几何模型是计算机图形学的主要子领域。数字图像处理领域是对其转换算法的研究。
  • 矢量图像由数学几何(矢量)产生。在数学术语中,向量由具有方向和长度的点组成。通常,栅格和矢量元素将组合在一个图像中,如具有文本(矢量)和照片(光栅)的广告牌。


3,图像压缩


图像压缩是一种应用于数字图像的数据压缩,以降低其存储或传输成本。与通用压缩方法相比,算法可以利用视觉感知和图像数据的统计特性来提供优异的结果。图像压缩分为有损和无损图像压缩两种类型。


  • 无损压缩优选用于存档,并且通常用于医学成像,技术绘图,剪贴画或漫画。
  • 有损压缩方法,尤其是在低比特率下使用时,会引入压缩伪像。有损方法尤其适用于自然图像,例如在应用中的照片,其中较小(有时难以察觉)的保真度损失是可接受的,以实现比特率的显着降低。产生可忽略不计的差异的有损压缩可称为视觉无损。


4,图像压缩方法


无损压缩的方法:

无损压缩方法 用途
行程编码 用于PCX中的默认方法,也可用于BMP,TGA,TIFF中
区域图像压缩 NAN
DPCM和预测编码 NAN
熵编码 霍夫曼编码和算术编码
自适应字典算法 LZW - 用于GIF图和TIFF
DEFLATE 用于PNG,MNG和TIFF
链码 对流行链码的有效压缩


有损压缩的方法:

有损压缩方法 用途
转换编码 离散余弦变换
小波变换 NAN
分形压缩 NAN
色度子采样 NAN


5,视频压缩


视频是由一帧帧图像组成,视频压缩通常用视频编码来表示。视频编解码器是压缩或解压缩数字视频的电子电路或软件。它将未压缩视频转换为压缩格式,反之亦然。在视频压缩中,“编解码器”是“编码器”和“解码器”的串联 - 仅压缩的设备通常称为编码器,而仅解压缩的设备是解码器。


压缩数据格式通常符合标准视频压缩规范。压缩通常是有损的,这意味着压缩视频缺少原始视频中存在的一些信息。其结果是解压缩的视频具有比原始未压缩视频更低的质量,因为没有足够的信息来准确地重建原始视频。


视频质量,用于表示视频的数据量(由比特率确定),编码和解码算法的复杂性,对数据丢失和错误的敏感性,编辑的简易性,随机访问和端到端延迟(延迟)。


下面列出了一些广泛使用的软件编解码器,按照它们实现的视频压缩格式进行分组。


  1. H.265 / MPEG-H HEVC编解码器

与H.264 / MPEG-4 AVC HP相比,HEVC旨在显着提高编码效率,即以可比较的图像质量将比特率要求降低一半,但代价是计算复杂度增加。HEVC的设计目标是允许视频内容的数据压缩比高达1000:1。根据应用要求,HEVC编码器可以牺牲计算复杂性,压缩率,对错误的鲁棒性和编码延迟时间。与H.264 / MPEG-4 AVC相比,改进HEVC的两个关键特性是支持更高分辨率的视频和改进的并行处理方法。HEVC针对下一代HDTV显示器和内容捕获系统,具有逐行扫描帧速率和QVGA(320x240)至4320p(7680x4320)的显示分辨率,以及噪声级,色彩空间和动态方面的改善图像质量的特征。

2.H.264 / MPEG-4 AVC编解码器

3.H.263 / MPEG-4第2部分编解码器

4.H.262 / MPEG-2编解码器

5.Microsoft编解码器

6.Google(On2)编解码器

7.无损压缩

8.其它

6,像素(pixel)


pixel这个词是由pix(从“pictures”,缩写为“pics”)和el(用于“element”)组合而来。

在数字图像中, pixel peldots,或者 picture element是光栅图像中的物理点,或者是全点可寻址显示设备中的最小可寻址元素;所以它是屏幕上显示的图片的最小可控元素。每个像素是原始图像的样本,更多样本通常提供更准确的原始表示。每个像素的强度是可变的。在彩色成像系统中,颜色通常由三个或四个分量强度表示,例如红色,绿色和蓝色,或青色,品红色,黄色、黑色。


Q:摄像头200万像素是指什么?

A:摄像头采集的像素点数为200万个。

Q:生活中常见的720P,1080P,4K是指什么?

A :720P是1280 × 720 = 921600*个像素即百万级像素,1080P是1920 × 1080 = 2073600像素即两百万像素,4K指3840 × 2160即4K × 2K = 800万像素

Q:标清、高清、全高清、超高清?

A:标清是720p以下,高清是720p以上,全高清是1080p,超高清是4K。


7,分辨率


图像分辨率是图像所具有的细节。该术语适用于光栅数字图像,胶片图像和其他类型的图像。分辨率越高意味着图像细节越多。详见图像显示分辨率


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