GB T 15845.5-1995 视听用户终端技术要求 P×64kbits视听业务的视频编解码器.pdf
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1、中华人民共和国国家标准 视听用户终端技术要求 视听业务的视频编解码器 发布 实施 国家技术监督局 发布中华人民共和国国家标准 视听用户终端技术要求 视听业务的视频编解码器 国家技术监督局 批准 实施 本标准等效采用国际电报电话咨询委员会 建议 视听业务的视频编 解码器 年版 采用说明 本标准除编排格式按 外 其第 章技术内容与 建议完全等同 主题内容与适用范围 本标准规定了以 速率工作的视听业务中 活动图像的视频编码和解码的技术要求 其中 为 本标准规定适用于使用 信道的 多种视听业务中的活动图像编码和解码 引用标准 视听用户终端技术要求视听用户终端业务中 信道的帧结构 基本用户 网络接口 演
2、播室数字电视编码参数 技术要求 概述 编解码器的方框图示于图图 视频编解码器的方框图 视频输入 和 输出 本标准规定的源 编码器适用于 公共中 间格式 见 条 图像 上的编码 输入 和输出 电视 信 号可以 是复合 信号或分量信 号 模拟 信 号或 数字信 号 这些 信 号的标准以 及公共 中 间格式的 互相转换 方法不在 本标准中规定 数字输入 和 输出 视频编码器 提供自行产生 的数字 比特流 该比特流将 与其他可能的信号组合 按 规 定 视频解码器完成反过程 的工作 取样频率 图像以电视 行速率 整倍取样 该取样时钟 与数字网络的 时钟是异步 的 源编码 算法 采用 减少时间 多 余度
3、的帧 间预测 和减少剩余信 号的空间 多 余度 的 变换 编码 相结合 的方法 解码器 具有运动 补偿能力 容许在编码器中 选用运 动补偿 技术 比特率 本标准规定 主要使用的视频 比特 率在 之间 传输的 对称性 编解码器可 用于双向或单向 的视 觉通信 误差控制 发送 的比特流包含一个 的前向 纠错 码 解码器中的 这 部分是选 用的 多点工作 含 支持交换 的多点 工作所需 要的 特性 源 编码器 源格式 对于非隔 行 扫描 的图像 源 编码器 每秒 工作 近似 帧频为 图像频率的容 差为图像按 亮 度和 色 差分量 和 进行编码 这些分量 和表征它们样 值的码 都遵循 建 议的规定 黑
4、 白 零色差 峰值色差 和 这些 值 是标 称 值 编码 算法对 的输入 起作用 两种图像扫描 格式规定如下 第 一 种格式 亮度取样 结构为 正交 排 列的 每 行 个像 素 垂直方向每幅 图像为 行 两 个 色 差分量 中的 每一个 的取样 结构是 正交的 每行 个像 素 垂直 方 向每幅图像为 行 色差样 点 的配置应按图 所示 使 该块的边界与亮度块边界一致 这些像素和行 所覆盖 的图像 区域 的宽高 比为 并 与本地 标准的电视输入 的 有效 部 分相对应 注 每 行 的像 素 数目 对 于 分别 以 和 取样 或 行 视频信源 的亮 度和色差信号 都是兼 容的 这些 频率与 建议的
5、频率 有一 简单关系 亮 度样 点 色 度样 点 块边沿 图 亮 度 和 色 度样点 的配置 第二 种格式 即四 分之一 其像 素 数和 行 数都 是 第一 种格式的 一半 所 有的编解码器 都 必须 能 用 工作 某 些编解码器 也 能以 工作 编解码器要 提供一 种在传送 的图像 之间有 至 少 或 幅不传送 图像而限 制 编码器的 最大图像 速率的方 法 它应以外 部 方法 来 选择 这一 最小图像 间 隔和 或 格式 例如 见 视频源 编码算法 图 是源编码器的 一般形 式 主 要单元 为预测 块变换 和量化 预测误差 帧间模式 或输入图像 帧内模式 被划分成 个 像素乘 行 的块 这
6、些 块再被划 分成发 送的或不发送 的两 种 接 着再 将 个亮 度块 与 个空间上 与其 相应 的色块 差组合 形成一个 如 条 中图 所示的 宏块 模式与是否发送某块 的 选 择 准 则 不在本标准中规定 它们作为编码 控制策 略的 一部 分可 以动 态变 化 发送 块被变换 对得到的 变换 系数进 行量化 再实施 变长编码变换 量 化 具有运 动补偿可变时 延 的图像 存储器 编码 控制 环路滤 波器 发送 与否标 志 帧内 帧 间标志 变换系 数的 量化下 标 量 化器 指示 环路滤波 器的 通 断 运动 矢量 图 源 编码器 预测 预测是在图像 间 进行 的 可 增添 运动补偿 条
7、和 空间 滤波 见 条 运动 补偿 运动 补偿 是编码器中的 一个选 件 解码器 对 每一个宏块 接 收一个矢 量 这些运 动 矢量 的 水平 和垂直分量 都 有不 超 过 的整 数 值 该 矢 量 用于此宏块中的 四个亮度块 将宏块的运动矢量各分量 值 除以 并舍去 小数部 分就得到 两 个色 差分量 的 运动 矢 量 运 动 矢 量 的 水平或 垂直分量的正值表明预测是由前面 图像的像素形 成 这些前 面图像的像 素在空 间上是相对 于要 预测的像 素 右边 或 下边 运 动矢 量 的限 制条 件是 运动矢 量所参 考的所 有那些 像素都 在编码的图像 区域中 环路滤波器 二 维空间 滤波
8、器 可以修 正预测 处理 该滤波 器 只 对要预测 的 方 块 中的像素起 作用 该 滤波 器 可分离成一维的 水平函数和一维的 垂直函数 两个一 维滤波器 都是非递归 的 其 系数为 在 块 的 边沿处抽头中 有一个 会落到 块的外 面 此 时一维滤波器的 系 数应 改 为 二 维滤 波器 输出 的全部 计算结 果四舍五 入 保持 为 比特的 整数值 在一个宏块 中的全 部 个 块都应根据 宏块 的类型 见 条 将该 滤波 器以通 断 进 行 切 换变换 用一个可分 离的 的 二维离散 余 弦变换首先 对 要发送的 块进行 处理 反变换的 输出限幅 之 后在 间变 化 用 比特 表示 反变换
9、 的转移函 数为 式中 像 素域 的 空间 坐标 变换 域坐标 当 否则 当 否则 注 在 要 交 换 的 块 中 和 分 别 是 指 像 块 的 最 左 边 和 最 上 边 的像素 本标准 不规定 计算变换的 计算方 法 但 反变换 应满足附录 补 充件 中规定的容 差要求 量 化 内 部直 流系数的量化器是一个 而其他系数的 量化器共有 个 在一个 宏块 中 除内 部直 流系 数 外 全 部 其 他 系 数 都 用同一个量化 器 判断电 平未作规定 内部直 流 系数 是步 长为 无死 区 的线 性量 化 的 变换值 其他 个量 化器中的 每 一个通常也都 是 线 性 的 但 其 环绕零 点
10、 有一中心死区 步长为 间的偶 数值 重构电 平 在 条 中确 定 注 若 量 化 步 长 过 小 则 变换 系数的 整个 动态范围不能 体现 重 构图像的 限幅 为了 防止变换 系 数幅 度 的量 化 失真 在 编码器和解码器 环路内 引起计 算溢出 必须 插入限幅 应 对重 构图像实施 限幅 这里指 的 重构图像 是将预测 值 和编码处理 中 不断修正 的预测误差相 加得到 的 该限幅 器将 使 小于 或大 于 的像 素值分 别定为 和 编码控制 可 以 改 变 几 种参数 来控制编码视频数据的产生速率 包括源 编码器 前处理 量化 器 方块 的有 效块 准 则和时间 亚 取样 在整个控制
11、 策 略中 这些量的 比例关系应如 何确定 不属于本标准的 范围 若需 要 时间 亚 取样将以 丢弃整 帧图像 来实现 强制刷新 由 强制 使用编码算法 的帧内 模 式来 实现 本功能 没有 定义刷新 图 案 为了 控制反变换失 配误差 的 积累 每个 宏块最 多 发出 次 应至 少强制 刷新一 次 视频 复 接编码器 数据结构 除 非 特 别 指 明 都 是 首先发送最高有效 位 即发送本标准的码表中的比特 或最左 边的比 特 除 非 特 别 指 明 所 有 未 用的 或空余 的 比特 都置 为 空余 的 比特有待 于 规定其功 能后方 可 使用 视频复 接安排 视频 复接是 按分层 结构
12、以 层安 排的 由顶层 到底层 为 图像 块组 宏块 像块 视频 复接编码器的 体系如 图 所 示图 视频 复接编码器的 体系图 图像 层 每幅图像的数 据由帧 头和跟随 其 后的 数 据 构成 图像 层结构示于图 丢弃 图像的帧 头 不发 送 图 图像 层结构 图像 起始码 码字 其值为 时间 参考 数 有 种可能 值 其 形 成方 法是将前面发送的帧头的值增加 再 加上自最近一次发送后而 未 发送的图像 在 数目 仅用 位最 低有效 位完成 计算 类型 信息 有关 整个图像的信 息为 分裂屏幕指 示 非 是文件 摄像机 指示 非 是 凝固 图像释放 非 是 源 格式 为 为 和 备 用 额
13、 外插 入 信息 当 置 时 该比特 即告知 后面还 有可选 用的数 据段存 在 图像 层备用信 息 若 置 成 则 其后 跟 比特 其中 比特是 数据 比特 第 比特是 比特 它指 示 后面是 否还有 比特 结构 如此继续 下 去 的使用 有 待进 一步 研究 块组 层 每 一帧图像 都被划 分成 若 干块 组 一个 块 组 由 或 的图像区 组成 见图 一个 与 的 像素乘 行 以及空间上相 应的 和 中每一个 的 像 素乘 行 的 区域 有关 每 个 的数据由 头 和 后跟 的 宏块 数 据组成 其结构示于图 在图像起始码之间 顺序传送 每 个 块 组 编 号一次 即使在某块 组中 无宏
14、块 数据 该 块组 编号 也要 传 送 块 组 编 号 如 图 所 示 图 一 幅 图像中 的安排 图 块组 层结构 块组 起始码 码字 其值为 块组 编号 指示 块组 位置 的 比特 由 图 中 块 组 编号 数的二进制码表 示 块组编号 和 留在 以后使 用 块 组 编 号 用于 量化 器信息 固 定 长 码字 它在 任何后续 的 取 代前都指 示本块 组所用的 量化器 码字是 值 的 自 然 二进 制 码 见 条 为量 化 步长 的 一半 范围 从 额外 插入信 息 该比特 置 时 即告知后面 还 有可选用的数据 段 块组 层备用信 息若 置 那么其 后的 比特 由 比特 数据 和 另一
15、 比特组成 该 比特指 示 后面是 否还有 比特组 这样 继续 下去 的使用待 进一步 研究 注 若 将 来 的规 范没 有 限制 最后 的 数据 比特 便 可能发生 与起 始 码的 混淆 宏块 层 每一 都被划 分成 个 宏块 如图 所示 一个 宏块 与 的 个像素乘 行有关 空间上相 应于 和 中 每一个 像素乘 行的 区域 图 中宏块 的 安排 宏块 的数据由 头 和 后跟 的像 块数据组成 如图 所 示 和 的 存 在 与 否 由 指 示 图 宏块 层的结构 宏块地 址 可变长 用变 长码字 指示某 一宏块 在块组 中的位 置 传送 次序 如图 所示 在一个 中 传送的第 一个 宏 块
16、 其 是绝对地址 对后续的 宏块 其 是此宏块和前一个传送 宏块的绝对地址差 的 码 表由表 给出 在该 表中含有 紧跟 在 头后面或 已编码的 宏块 后面用作 比特 填充的码字 该 码 字 在译码器中应被 丢弃 起始 码 的 也示于 表 表 宏块 编 址的 可变 长码表 码字 码字续表 码字 码字 总 是含在发送 的 宏块 中 若 宏块所在 图像的 那部分 没有信 息 则 该宏块 不发送 类型 信息 可变长 可变 长码字 给出了 该宏块 的有关 信息及 宏块中 那些数 据单元 存在的信 息 宏块类型 所 含的 单 元及 码字 均 列于 表 表 的 表 预测 帧内 帧内 帧间 帧间 帧间 帧间
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- GB 15845.5 1995 视听 用户 终端 技术 要求 215 64 kbits 业务 视频 编解码器

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