视频编码原理与技术（北大课件）

简介：
《视频编码原理与技术》是北京大学提供的课程资料，深入浅出地讲解了视频压缩的基本概念、关键技术及其应用实践。 ### 视频编码原理及技术 #### 北京大学视频编码原理及技术讲座： 本讲座主要探讨了视频编码的基本概念及其压缩原理和技术。通过详细解释色彩空间、数字视频格式、视频特性等内容，深入剖析了预测编码、变换编码、熵编码以及运动估计等核心压缩技术。 #### 基本概念 ##### 色彩空间 - **光谱**：每种颜色对应特定波长范围内的光。 - **光谱功率分布曲线**：展示不同光源下各波长的相对能量，如户外日光、HID Deluxe White、Mercury和Tri-Phosphor Fluorescent等。 - **色彩感知**：人眼通过视网膜中的锥形细胞（负责颜色）和杆状细胞（高感光度，在低光照条件下工作但不感知颜色）来感知颜色。在明亮环境中，人类对颜色更敏感；而在弱光环境下，则关注亮度变化。 - **视觉系统**：强光下色彩由锥形细胞处理，而暗处则主要依赖于杆状细胞的光线敏感性。 - **色彩匹配**：通过调整红、绿、蓝三原色的比例来实现颜色匹配。CIE色彩匹配函数用于量化这一过程。 - **CIE XYZ三基色**：定义了描述所有可见颜色的XYZ三种基色，其中Y代表亮度，X和Z表示色度信息。RGB系统与之之间存在转换关系。 - **CIE色彩系统**：基于XYZ模型构建一个空间来描述不同颜色之间的关系，如互补色的概念。 - **色彩模型**：除了常用的RGB之外，还有CMYK、HSI、HSV、YUV和L*a*b*等。这些模型适用于不同的应用场景。 #### 压缩原理与技术 ##### 预测编码 - **基本原理**：利用相邻帧间的相似性减少冗余数据，通过预测当前帧的像素值并传输误差来实现压缩。 - **应用**：广泛应用于MPEG系列和H.26x等视频标准。 ##### 变换编码 - **基本原理**：将图像信号从空间域转换到频域以便去除冗余信息。常用方法包括离散余弦变换(DCT)和小波变换。 - **应用**：DCT是JPEG和MPEG的核心部分；小波变换则更多用于高清视频处理。 ##### 熵编码 - **基本原理**：基于信号的概率特性进行高效编码，常见技术有霍夫曼编码和算术编码。 - **应用**：熵编码减少数据的统计冗余，在所有压缩算法中不可或缺。 ##### 运动估计 - **基本原理**：通过比较相邻帧的变化来确定物体运动方向与速度，以此降低时间上的冗余信息。 - **应用**：在高动态场景下提高视频压缩效率方面表现突出。