MPEG-2简介及MPEG-2编解码 (5)

MPEG-2简介及MPEG-2编解码
　　MPEG-2定义了三种画面压缩模式，I画面、P画面、B画面：
　　I画面（Intra Coded Pictures）：
　　当大区块仅使用本身的画面资料进行空间的冗馀去除，并没有参考 其他画面的资料，我们称为Intra模式大区块（Intra Mode Macro-block）。在I画面中，所有的大区块皆为Intra模式大区块。I画面可以做为视讯资料流中的索引点，也是提供随机存取能力的主要来源。 I画面通常在视讯序列或画面群组的第一张，解码时I画面可独立解码，并做为P及B画面的参考影像的来源。由于不须参考其他画面，因此无法得到消除时间上冗 馀的好处，因此压缩率较差。
　　P画面（Predictive Coded Pictures）：
　　在编码及解码时，会使用参考画面（Reference Picture），这些参考画面可为该画面前面最近的I画面或P画面。编码时，在P画面中的大区块，若能在参考画面上找到相对应的大区块，则用动态补偿方 式做预测编码（Predictive Coding）；若找不到，则以Intra模式做编码。由于加入消除时间上冗馀的技术，因此其编码效率较高。
　　B画面（Bi-directionally Predicted Pictures）：
　　在解码及编码时，会使用到前面及后面两个方向参考画面的资料。 如同 P 画面一样，编码时，在B画面中的大区块，若能在参考画面上找到相对应的大区块，则用动态补偿方式做双向预测编码（Bi-directionally Predictive Coding）；若找不到，则以Intra模式做编码。B画面拥有最高的编码效率，然画质最差，故本身不再做为其他预测编码用。
　　３.以资料本身冗馀为基础的压缩
　　MPEG-2在以视讯的特性做了空间及时间上的冗馀压缩后，还 会再以资料本身的冗馀再做压缩。在量化完成后，MPEG-2舍弃了MPEG-1所采用的Zigzag Scan而改采Alternate Scan来将量化后二维的离散馀弦系数串接成一维的数列，以锯齿状路线处理8x8的块中的64个系数，尽量形成最大长度的连续零值，以提高压缩效率。接着 将串接起来的资料以游程编码（Run Length Coding，RLC）及可变长度编码（Variable Length Coding，VLC）处理。
　　游程编码的概念就是，如果有一连串相同的值，则我们可以以标示该值及其持续长度来表示。例如有十个"A"构成一个字串，则我们可以将"AAAAAAAAAA"之描述成"A" x 10，这样就可以减少许多相同的资料存放空间。
　　可变长度编码基本概念则是：越常出现的样版，就以越短的位元数 来表示之。因此可变长度编码是这样一个过程，找出资料中所有的资料样版及其出现频率，接着以较少的位元来描述较常出现的样版，用较多的位元描述不常出现的 样版。Huffman Coding就是其中一种基本的演算法。基本上游程编码及可变长度编码都是非破坏性压缩。
　　４.可变位元率
　　最后要提到MPEG-2不同于MPEG-1的其中一样很大的差 异，就是MPEG-2除了固定位元率（Constant Bit Rate，CBR）之外，另外提供了可变位元率（Variable Bit Rate）来调节资料速率。位元率的控制往往决定了离散馀弦系数量化的的结果。视讯的资料经过压缩后并非皆有相同的资料流量。一般说来，画面变动越大，压 缩比越小，资料流频宽需求越大；反之，画面变动越小，压缩比越大，资料流频宽需求就越小。各画面间压缩后的值并不是固定的，固定的资料速率只是个理想，实 际状况下一昧的要求固定位元率不是牺牲了影像品质（以较低流量画面为基准，较大流量的画面强制做过多的压缩）就是牺牲了容量（以较大流量画面为基准，较低 流量的画面强制做过低的压缩）。一般说来，可变位元率对于提供稳定的影像品质是个更好的选择，因为其能够根据动态画面的复杂程度，适时改变数据传输率获得 最适且一致的编码效果。