圖像壓縮編碼和解碼原理

傳輸緩沖器。傳輸緩沖器用于暫存壓縮數(shù)據(jù)，并按照控制指令的先后按時(shí)序輸出數(shù)據(jù)。該緩沖器通過(guò)調(diào)整器(又稱為量化自適應(yīng)器)與量化器相連接。調(diào)整器可用來(lái)檢測(cè)緩沖器的緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)暫存程度，并根據(jù)暫存數(shù)據(jù)量自動(dòng)調(diào)整量化步長(zhǎng)。在編碼器內(nèi)設(shè)置有反饋通路，它主要包括反量化器(Q-1)、離散余弦逆變換(IDCT)、相加器以及IPB畫(huà)面幀存儲(chǔ)器等。反饋回路用于預(yù)測(cè)圖像產(chǎn)生，進(jìn)行畫(huà)面分類處理(計(jì)算、區(qū)分并處理IPB畫(huà)面)，主要用于幀間數(shù)據(jù)壓縮編碼處理。還有，運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和補(bǔ)償電路可用于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
2、圖像解壓縮電路方框圖
圖像解壓縮電路簡(jiǎn)稱為解壓電路、解碼電路。VCD視盤(pán)機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)解調(diào)電路（CD-DSP）處理后，輸出壓縮編碼視頻數(shù)據(jù)流，需要經(jīng)過(guò)視頻解壓縮電路進(jìn)行數(shù)據(jù)解壓縮，恢復(fù)為未壓縮的視頻信號(hào)。解碼過(guò)程是編碼的逆過(guò)程，圖2.2.4是MPEG-1視頻解壓縮電路方框圖,其電路結(jié)構(gòu)比編碼器稍簡(jiǎn)單一些。

圖2.2.4　MPEG-1視頻解壓縮電路方框圖

來(lái)自CD-DSP電路的壓縮編碼信號(hào)送到輸入緩沖器，然后進(jìn)入去混合電路，將圖像的編碼模式標(biāo)志，運(yùn)動(dòng)向量（位移矢量）和圖像數(shù)據(jù)分離開(kāi)，分別送往幀存儲(chǔ)器和解壓縮主通道電路。
主通道要處理I、P、B幀數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)按照?qǐng)D像編碼系列的規(guī)定，以數(shù)據(jù)封包頭標(biāo)指出，這些數(shù)據(jù)分別暫存在緩沖存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，根據(jù)數(shù)據(jù)量大小暫存在容量不同的存儲(chǔ)器區(qū)中。在微處理器控制下，先將I畫(huà)面數(shù)據(jù)按序取出，送到VLC(可變長(zhǎng)度碼解調(diào)器)，按照ROM存放的可變長(zhǎng)度碼對(duì)照表，逐一將編碼時(shí)壓縮的碼位恢復(fù)為壓縮前的DCT量化值，再將各區(qū)塊分為64個(gè)數(shù)據(jù)的量化值逐位乘以反量化參數(shù)，這些參數(shù)位于ROM中存放的64位視覺(jué)心理模式量化表的相對(duì)位置，重新恢復(fù)為DCT頻率系數(shù)，完成反量化過(guò)程。
經(jīng)過(guò)反量化的數(shù)據(jù)，再送入IDCT(離散余弦逆變換)電路。這是另一次逆變換，也是通過(guò)查表法，將反量化值所代表的各頻率余弦分量的幅值進(jìn)行逆變換，重新恢復(fù)為DCT變換前的圖像(Y、CB、CR)取樣數(shù)據(jù)，從而取得代表圖像壓縮前的區(qū)塊信息。4個(gè)區(qū)塊的信息組成一個(gè)宏區(qū)塊，若干個(gè)宏區(qū)塊組成片，再由若干片組成完整畫(huà)面的總數(shù)據(jù)，這就是I幀畫(huà)面。這些繁重的相加工作都需要在加法器中進(jìn)行。
恢復(fù)出來(lái)的I幀畫(huà)面數(shù)據(jù)存入幀存儲(chǔ)器。I畫(huà)面與后續(xù)輸入的P畫(huà)面數(shù)據(jù)相加，可恢復(fù)出P畫(huà)面，P畫(huà)面也存入幀存儲(chǔ)器。然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量和運(yùn)動(dòng)后圖像差值(即B畫(huà)面數(shù)據(jù))，與I、P畫(huà)面存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在加法器中相加，并受編碼模式信號(hào)的控制，以便決定I、P圖像的成分多少，從而恢復(fù)出不同前后的B幀畫(huà)面。經(jīng)以上處理所得I、P、B各種畫(huà)面數(shù)據(jù)都需要存入緩沖存儲(chǔ)器，還要根據(jù)編碼模式的指示及輸出制式的幀頻要求，按照I、B、B、P、B、B、P、B、B…B、I、B、B、P、B…的正常順序進(jìn)行重新編排，按照一定的速度從幀重排電路輸出。輸出的解壓縮數(shù)據(jù)送到D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三基色模擬信號(hào)。
通常，在解壓縮電路還要輔設(shè)視頻編碼器和調(diào)制器。視頻編碼器可將三基色信號(hào)編碼為NTSC/PAL制彩色電視信號(hào)，并加入同步、消隱、色同步和彩色副載波信號(hào)等，以視頻模擬全電視信號(hào)形式輸出。這種輸出形式的信號(hào)需要輸送到電視接收機(jī)的AV輸入端口。但是，有些老式電視機(jī)沒(méi)有設(shè)置AV輸入端口，為了適應(yīng)這種現(xiàn)象，輸出的視頻全電視信號(hào)需要再一次進(jìn)行高頻調(diào)制，利用調(diào)制器以某個(gè)特定頻道的RF調(diào)幅形式輸出電視信號(hào)。此時(shí)，VCD機(jī)需要設(shè)置RF輸出端口，其輸出信號(hào)可直接送到電視機(jī)的天線輸入端口。