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视音频 流媒体 图像编码标准综述 (3)
 
作者:未知   来源:www.edires.net    点击数:622   更新时间:2007-9-19
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        2) 制作端产品是内容制作软件RealProducer,它将其他各种媒体格式的文件压缩转换为Real流媒体格式文件,目前最新版本为Helix Producer Plus 9.0。第三方开发者可以通过RealNetworks公司提供的SDK将它们的媒体格式转换成RealMedia文件格式。 

      3) 服务器端软件RealServer用于提供流式服务,目前最新版本为Helix Server 9.0 


      5. DivX MPEG-4 


      DivX MPEG-4的基础技术来源于微软的MPEG-4 V3版本,由DivXNetworks发起一个开放源码项目ProjectMayo而开发出来的。 


      DivX MPEG-4具有以下特点:MPEG-4算法采用完全符合ISO MPEG -4标准的OpenDivX Codec;画质优秀、容量小;播放环境简单方便;直接可以采用AVI文件进行流媒体播放等应用。 


      三 音频编码标准 


      1. LPCM 


      LPCM(线性脉冲编码调制)是一种非压缩音频数字化技术,是一种未压缩的原音重现,在普通CD、DVD及其他各种要求最高音频质量的场合中已经得到广泛的应用。 


      各种应用场合中的LPCM原理是一样的,区别在于采样频率和量化精度不同。普通CD规格为16bit/44.1kHz,DVD的规格则有多种,量化精度可分为16bit、20bit、24bit,采样频率分为48kHz、96kHz。此外,LPCM信号中可录入杜比环绕声信息,供现有的杜比定向逻辑环绕声系统使用。 


      2. MP3(MPEG Audio Layer-3) 


      MP3是MPEG Audio Layer-3的简称,是从MPEG-1标准衍生的、开放的编码方案,1993年由德国夫朗和费研究院和法国汤姆生公司合作发展成功。 


      MP3音频压缩技术是一种失真压缩,其原理是把声音频率中人耳几乎听不到的音域在音频中去除,采用高效率的变换编码音频压缩算法对声音进行压缩,从而使得文件体积大为缩小,可达到12∶1的压缩比。 


      MP3的频率范围最高为44kHz,最低为20Hz。在128Kbps的码率下,MP3可以达到接近CD音质的声音质量。但是由于损失了音频中的甚高、甚低音部分(尽管人耳不是非常敏感),使MP3毕竟要比CD稍逊一些。 


      3. WMA(Windows Media Audio) 


      WMA为Windows Media Audio的缩写,是微软公司制定的音乐文件格式。WMA Codec 是Microsoft音频技术的首要Codec。据微软自身发表的声明,目前最新的版本WMA 9.0相对于WMA 8,在压缩率上有着20%的提升。 


      WMA类似于MP3,同样是一种失真压缩,损失了声音中人耳极不敏感的甚高、甚低音部分。但与MP3相比较起来,仍然具有不少优势。 


      1) 它具有与MP3相当的音质,但容量更小。 


      2) 更先进的压缩算法在给定速率下可获得更好的质量。 


      3) 特别适合于低速率传输。 


      4) 除了损失了的音频成份外,WMA比起MP3在频谱结构上更接近于原始音频,因而相对起来具有更好的声音保真度。 


      4. AAC(Advanced Audio Coding) 


      AAC是高级音频编码(Advanced Audio Coding)的缩写。AAC是由动态图像专家组(MPEG)开发的,已经被国际标准化组织(ISO)讨论通过,成为了MPEG-2国际标准的一部分,同时它也是一种开放的音频编码标准。 



      (1)AAC的编码原理及特点 


      1) AAC是一种高压缩比的音频压缩算法,但它的压缩比要远超过较老的音频压缩算法,如AC-3、MP3等。并且其质量可以同未压缩的CD音质相媲美。 


      2) 同其他类似的音频编码算法一样,AAC也是采用了变换编码算法,但AAC使用了分辨率更高的滤波器组,因此它可以达到更高的压缩比。 


      3) AAC使用了临时噪声重整、后向自适应线性预测、联合立体声技术和量化哈夫曼编码等最新技术,这些新技术的使用都使压缩比得到进一步的提高。 


      4) AAC支持更多种采样率和比特率、支持1个到48个音轨、支持多达15个低频音轨、具有多种语言的兼容能力、还有多达15个内嵌数据流。 


     5) AAC支持更宽的声音频率范围,最高可达到96kHz,最低可达8Hz,远宽于MP3 20-44kHz的范围 


      6) 不同于MP3及WMA,AAC几乎不损失声音频率中的甚高、甚低频率成分,并且比WMA在频谱结构上更接近于原始音频,因而声音的保真度更好。专业评测中表明,AAC比WMA声音更清晰,而且更接近原音。 


      7) AAC采用优化的算法达到了更高的解码效率,解码时只需较少的处理能力。 


      (2)专业评价 


      1) AAC以128Kbps(立体声)的速率对音乐进行压缩,然后经由专家辨认,结论是其结果同原始未压缩时的声音"区别不出来"。 


      2) AAC以96Kbps的速度压缩音乐,通常其压缩后的质量比MP3在128Kbps压缩后的质量还要高。AAC在128Kbps压缩音乐后的性能比MP3在相同速度压缩音乐后得到的性能高很多。 


      3) AAC是唯一一个在欧洲广播联盟主办的64Kbps听力测试中被评为"优秀"的因特网音频数字多媒体编解码器。 


      4) 鉴于其卓越的性能和质量,AAC已成为MPEG-4规范的核心,同时它还是因特网、无线网以及数字广播网领域中的新一代音频数字解码器的选择。 


      四 静态图像压缩标准 


      1. JPEG标准 


      JPEG标准,即国际多灰度静止图像数字压缩编码标准,由JPEG专家组(Joint Photographic Experts Group)于1991年3月提出的ISO CD10918号建议草案而来,其标准号为ISO 10918-1。JPEG是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准。 


      (1)JPEG标准的组成部分 


      JPEG标准包括基于DPCM(差分脉冲编码调制)的无损压缩编码,基于DCT(离散余弦变换)和Fuffman编码的有损压缩算法两个部分。前者不会产生失真,但压缩比很小;后一种算法进行图像压缩信息虽有损失,但压缩比可以很大,例如压缩20倍左右时,人眼基本上看不出失真。目前我们对JPEG标准的应用主要是其高压缩比的有损压缩算法。 


      (2)JPEG算法的三个基本步骤 


      JPEG算法操作可分成以下三个基本步骤: 


      1) 通过离散余弦变换(DCT)去除数据冗余。 


      2) 使用量化表对DCT系数进行量化,量化表是根据人类视觉系统和压缩图像类型的特点进行优化的量化系数矩阵。 


      3) 对量化后的DCT系数进行编码使其熵达到最小,熵编码采用Fuffman可变字长编码。 



      (3)JPEG的应用  

      鉴于JPEG优良的品质,使得它在短短的几年内就获得极大的成功,目前绝大多数的图像都是采用JPEG的压缩标准,各类浏览器、图片浏览处理工具均支持JPEG图像格式。同时由于JPEG格式的文件尺寸较小,Web页有可能以较短的下载时间提供大量精美的图像,使得JPEG成为网络上最受欢迎的图像格式。 


      2. JPEG2000标准 


      随着多媒体应用领域的激增,传统JPEG压缩技术已无法满足人们对多媒体图像资料的要求。因此,更高压缩率以及更多新功能的新一代静态图像压缩技术 JPEG 2000 随之诞生。 


      JPEG2000标准同样由JPEG 组织负责制定。自1997年3月开始筹划,于2000年3月出台。其标准号为ISO 15444。 


      (1)JPEG2000编码原理 


       JPEG 2 000与传统 JPEG 最大的不同,在于它放弃了 JPEG 所采用的以离散馀弦转换(DCT)为主的区块编码方式,而改采用以小波转换(Wavelet transform)为主的多解析编码方式。小波转换的主要目的是要将图像的频率成分抽取出来,分别加以控制及编码。 


      (2)JPEG2000的优点: 


      1) JPEG2000作为JPEG升级标准,高压缩比(低码率)是其目标,其压缩率比JPEG高约 30%左右。 


      2) JPEG2000同时支持有损和无损压缩,其无损压缩具有很好的实用价值,因此它适合保存重要图片。 


      3) JPEG2000的一个极其重要的特征就是采用小波变换后,JPEG2000 能实现渐进传输,这也就是我们常说的"渐现"特性。它先传输图像的轮廓,然后逐步传输数据,不断提高图像质量,让图像由朦胧到清晰显示,而不必是像现在的 JPEG 一样,由上到下慢慢显示。 


      4) JPEG2000能方便的实现对码流的随机存取与处理,保证位错误的鲁棒性。 


      5) JPEG2000支持所谓的"感兴趣区域"特性,你可以任意指定图像上你感兴趣区域的压缩质量,还可以选择指定的部份先解压缩,这样我们就可以很方便的突出图片中的重点进行浏览。 


      (3)JPEG2000图片的压缩 


      目前有很多公司、机构提供了JPEG2000的压缩工具及编解码器。主要有LuraWave SmartCompress Freeware for Windows、Elecard Wavelet Image Compressor等。其中以LuraTech的LuraWave SmartCompress 及相应编码器生成的LuraWave(lwf)格式最有名。 


      (4)常用软件对JPEG2000的支持 


      鉴于JPEG2000图片不能直接通过一些常用软件显示的问题,众多厂家已经开发出了各种的插件来解决该问题。在这方面,同样以LuraTech开发的插件最有名。ACDSee 4.0以上的版本已经能够通过LuraTech的插件直接支持JPEG2000图片(lwf格式)的显示。LuraTech公司还推出了一系列让 PHOTOSHOP 、IE 等常用影像、网络软件支持JPEG2000图片的插件,较有效解决了JPEG2000图片不能直接通过一些常用软件显示的问题。


 

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