影碟机原理与维修（十九）图像压缩编码和解码原理-帧间数据压缩技术
       对于活动图像来说，相邻帧的图像具有强烈的相关性。在保存和记录动态图像时，不需要将每一帧图像的全部信息都记录和保存下来，可以将前面第一帧图像全部数据都记录下来，把它看成是静态图像，可用静态图像数据压缩方法来处理。而后面诸帧图像，可以仅记录与前面帧图像有差异的信息。于是，在重放时，利用前面帧图像的数据和后面帧的差异数据，即可恢复出后面帧的图像。这种处理方法省去许多数据。
 1、三种画面
         按照MPEG-1标准，传送的活动画面可分为3种类型。

       第1种，是场景更换后的第1帧画面，它是一种独立的画面，这种画面采用较高清晰度的逐点取样法进行传送，此画面称为I画面（内码帧，或称帧内编码帧）。该画面信息是由自身画面决定，不必参考其它画面。该画面的数据代表了活动图像的主体内容和背景内容，它是电视画面的基础。

       第2种，是与I画面相隔一定时间、活动图像主体位置在同一背景上已发生明显变化的画面，此画面称P画面（预测帧，或称前向预测编码帧）。该画面用前面的I画面作为参考画面，该画面不传送背景等重复性信息，仅传送主体变化的差值，这就省略了一部分细节信息，而在重放时依靠帧存储器将I画面的主要部分和P画面的差值进行运算，即可得出新画面的完整内容，它是既有背景又有现时运动主体状态的实际画面。

         第3种，其情况与P画面相似，用来传送在I、P画面之间的画面，称B画面（双向预测帧，或称双向预测内插编码帧）。该画面仅反映在I、P画面之间的运动主体变化情况，并用位移矢量（或称运动矢量等）表示画面主体移动情况。其信息量更小些。因为在重放它时，既可参考I画面内容，也要参考P画面内容，所以称为双向预测帧。
        将一串连续相关的画面分为I、P、B型后，传输信息量明显减少。在P、B画面当中，几乎不传送反映实物的象素，仅传送其主体移动的差值，其具体的处理方法是采用了区块对比的方法，在两个变化的画面当中，将区块或宏块作为处理单元，将一个画面的宏、区块与参与　画面中邻近范围内的宏、区块进行数值运算对比，寻找与该块最相近、误差最小的区块，找到近似的该区块后，记录该区块在两个画面中的位移值，即为位移矢量以及反映两画面的差值量。若位移矢量坐标变化为0，说明该块没有移动，例如相同的背景景物；若位移矢量值有变化，而区块差值为0，则说明景物有移动，而形状没有变化，例如飞行中的球类和奔驰的车辆等。可见，位移矢量和区块差值可在重放时依靠参考画面得出新画面的完整场景，而传送时却省略了背景和主体内容，只传送代表位移矢量和差值的少量数据，使图像得到大量压缩。
 2、三种画面的连接
       通常，更换场景后的第一帧就是I帧，I帧应当全帧传送。从压缩的程度来看，I画面的压缩量最少；P画面次之，它是以I画面为基础；B画面压缩最多。为了加大压缩比，通常在I帧后面相隔2帧（最多3帧）设置1个P帧，在I、P帧之间都是B帧，在两个P帧之间也是设置2～3帧B帧。B帧传送它与I帧或P帧之间的差值信息，或者P帧与后面P帧或I帧之间的差值信息，或者它与前后I、P帧或P、P帧平均值之间的差值信息。当主体内容变化愈大时，两个I画面之间的帧数值越小；当主体内容变化小时，I面画的间隔可以适当大一些。或者说，B帧、P帧所占比例越大，图像压缩比越高。一般两个I画面相隔13～15帧，相隔帧数不宜再多。
       下面以15帧为例，说明VCD图像帧的排列顺序。I、P、B三种画面的典型设置方式，对NTSC制共约需半秒时间。节目输入顺序是按实际出现顺序排列的，即I、B、B、P、B、B、P、B、B……I、B、B、P……；但为了解码时便于从I、P画面插补得到B画面，在编码录制节目时，将顺序改变了，即按照I、P、B、B……顺序，即改为按原来0、3、1、2、6、4、5、9、7、8…的画面顺序。解码时先解出0帧、3帧，再由其插补预测计算得出1帧、2帧等等。为此，须在解码器内设置动态存储器，将I、P帧先解码并存储，再计算出各个B帧。不过最后输出时，还是应当按照实际播放顺序重组读出，按正确顺序输出。
       VCD采用的帧间压缩技术标准，对图像编码顺序和各帧间隔是有具体规定的。采用帧压缩技术后，各帧之间的信息冗余量大大减少，图像码率进一步压缩，压缩比可达3-20余倍。

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