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4.6.2 JPEG4.6.2 JPEG标准压缩编码算法标准压缩编码算法及其实现技术及其实现技术JPEG 标准定义了两种基本压缩算法：(1).基于DCT变换有失真的压缩算法。(2).基于空间预测编码DPCM的无失真 压缩算法。1应用2一一.无失真的预测编码无失真的预测编码 无失真编码器无失真编码器原图象数据预测器熵编码器压缩图象数据表说明2应用2(1).预测器 x是预测值 x是该点的实际值 c b a x 预测方法选择位 预测 0 非预测 1 a 2 b 3 c 4 A+B-C 5 A+(B-C)/2)6 B+(A-C)/2)7 A+B/2 1、2、3是一维预测4、5、6、7是二维预测2：1的压缩3应用2(2).熵编码器 x-x 差值进行无失真的熵编码或算术编码压缩比可达2:1倍。4应用2二二.基于基于DCT 的有失真压缩编码的有失真压缩编码有两种不同性能的层次基本系统Baseline System 增强系统Extended System5应用2Progressive方式方式自适应算法编码框图如下自适应算法编码框图如下:DCT变换量化器压缩图象数据表说明表说明原图象数据熵编码器8*8块6应用2这两个图表示同一单分量这两个图表示同一单分量 Y U V R G B压缩图象数据熵解码器量化器IDTC恢复图象数据表说明表说明7应用21.离散余弦变换离散余弦变换(DCT)JPEG采用8*8二维离散余弦变换。DCT(Discrete Cosine Transform)分成8*8小块。采样精度为p位，无符号的整数（0，2 -1）变成有符号的整数（-2 ，2 -1）。输入时要变成有符号的数，输出时要变回来。(-2 ,2 -1)变成(0,2 -1)pP-1P-1P-1P-1p8应用28*8 FDCT 和和 IDCT表达式如下表达式如下:9应用2量化量化均衡量化器 其量化间隔是等长的非均衡量化器 其量化间隔是不等长的自适应量化器 其量化间隔是随传送数据而变 为了达到压缩的目的，对DCT系数进行量化处理，JPEG利用线性均匀量化器,多到一的映射产生误差。F (u,v)=Integer Round(F(u,v)/Q(u,v)Q(u,v)是量化器步长，随位量和彩色分量不同。F (u,v)=F (u,v)*Q (u,v)QQQ10应用2量化特性量化特性11应用2亮度量化表12应用2色度量化表13应用2差分差分DC编码编码14应用2AC系系数数“Z”字字顺顺序序15应用2帧间编码帧间编码16应用2熵编码熵编码对于DC和AC行程码，再作基于统计特性的熵编码。分两步进行：1.首先把DC码和AC行程码转换成中间符号序列。2.然后对这些符号序列赋以变长的码字。(1).中间格式由两个符号组成：w 符号1，行程，尺寸(分组)w 符号2，幅值17应用2(2).可变长熵变码可变长熵变码 63个AC系数表示符号1 符号2 零行程长度超过15，有多个符号1 块结束 EOB 只有符号1 （00）18应用219应用2 K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9-30 31 32-63 系数 12 5 -2 0 2 0 0 0 1 0 -1 0 按JPEG基本系统编码给出该子块的编码。(1).对DC系数12，落入(-15.-8，8.15)w 查表4.13(P312页)得4；w 查亮度DC系数表4.15(P314页)得 101w 而12为1100 所以得到编码编码1011100 ZZ(0)=12例例:设某亮度子块的序列如下zz(k)20应用2(2).对AC系数ZZ(1)=5，落入(-7-4,47)w 查表4.13(P312页)得3；w 因为与ZZ(0)间无0个数,所以NNNN=0用 0/3 查亮度AC系数表4.17(P315页)得 100w 而ZZ(1)=5为101 所以得到编码编码100101 ZZ(1)=521应用2(3).对AC系数ZZ(2)=-2，落入(-3-2,2-2)w 查表4.13(P312页)得2；w 因为与ZZ(2)间无0个数,所以NNNN=0用 0/2 查亮度AC系数表4.17(P315页)得 01w 而ZZ(2)=-2为01 所以得到编码编码0101 ZZ(2)=-222应用2(4).对AC系数ZZ(3)=0 ZZ(4)=2 中间有一个0 ZZ(4)=2w 查表4.13(P312页)得2；w 因为与ZZ(3)间 有1个0,所以NNNN=1用 1/2 查亮度AC系数表4.17(P315页)得 11011w 而ZZ(4)=2为10所以得到所以得到 ZZ(3)-ZZ(4)编码编码110111023应用2(5).对AC系数ZZ(5)-ZZ(7)=0 ZZ(8)=1 中间有3个0 ZZ(8)=1w 查表4.13(P312页)得1；w 因为与ZZ(5)间 有3个0,所以NNNN=3用 3/1 查亮度AC系数表4.17(P315页)得 111010w 而ZZ(8)=1为1所以得到所以得到 ZZ(5)-ZZ(8)编码编码111010124应用2(6).ZZ(9)-ZZ(30)=0 ZZ(31)=-1 0的个数：30-9+1=22 15 所以先编一个 F/0 ZRL 查表4.17 得到编码11111111001 22-16=6个零 6/11111011 -1 0 编码编码1111011025应用2(7).ZZ(32)-ZZ(63)=0 用EOB结束（查表4.17），0/0101026应用2符号符号2的编码规则的编码规则:正数 负数 例:正数 符号2 负数 符号2 4 100 -4 011 5 101 -5 010 6 110 -6 001 7 111 -7 000符号2 27应用2结论结论:1.零不需编码。2.正数编码为原码,且高位为“1”(码长为 最高位为1)。3.负数为该数绝对值的反码,且高位为“0”(码长同其绝对值码长一致)。在由程序实现时,负数的编码只须“负 数=负数-1”,然后直接取低位。28应用2
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