視頻壓縮技術(shù)解析

3. 游程編碼
游程編碼(RLC， Run Length Coding)是一種十分簡單的壓縮方法， 它將數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)的字符用單一的記號來表示。 例如， 字符串5310000000000110000000012000000000000可以壓縮為5310-10110-08120-12， 其中， “-”后面兩個數(shù)字是“-”前面數(shù)字的連續(xù)個數(shù)。 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(tǒng)計特性進行數(shù)據(jù)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間相關(guān)性， 用已傳輸?shù)南袼貙Ξ斍暗南袼剡M行預測， 然后對預測值與真實值的差——預測誤差進行編碼處理和傳輸。 目前用得較多的是線性預測方法， 全稱為差值脈沖編碼調(diào)制(DPCM， Differential Pulse Code Modulation)， 簡稱為DPCM。

利用幀內(nèi)相關(guān)性(像素間、 行間的相關(guān))的DPCM稱為幀內(nèi)預測編碼。 如果對亮度信號和兩個色差信號分別進行DPCM編碼， 對亮度信號采用較高的取樣率和較多位數(shù)編碼， 對色差信號用較低的取樣率和較少位數(shù)編碼， 構(gòu)成時分復合信號后再進行DPCM編碼， 這樣做使總碼率更低。

利用幀間相關(guān)性(鄰近幀的時間相關(guān)性)的DPCM被稱為幀間預測編碼， 因幀間相關(guān)性大于幀內(nèi)相關(guān)性， 其編碼效率更高。 若把這兩種DPCM組合起來， 再配上變字長編碼技術(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， 它的一個重要的特點是算法簡單， 易于硬件實現(xiàn)。 圖6-4（a）是它的示意圖， 編碼單元主要包括線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(jù)圖像信號統(tǒng)計特性的分析， 給出一組恰當?shù)念A測系數(shù)， 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(shù)據(jù)得到壓縮。 而量化噪聲又不易被人眼所覺察， 圖像的主觀質(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(shè)計， 預測器設(shè)計要確定預測器的階數(shù)N以及各預測系數(shù)。 圖6-5是一個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(jié)構(gòu)。