视频 --- 压缩基础

压缩方式

  • 有失真的压缩
    资料无法100% 还原,例如: mp3,jpg

  • 无失真压缩
    资料压缩后可以100%的还原出来,例如:zip

** 为什么会存在有失真的压缩?**
主要是因为人的眼睛和耳朵灵敏度不高,一张图片少掉一些高频的内容,人眼无法感知,因此并不影响图片的展示。又例如音乐,音乐高频部分超过人耳可以识别的范围,这部分数据可以去掉。因此有了mp3 等音频压缩算法。

色域

视频压缩的时候,用的色域是YCbCr 。 YCbCr其中Y是指亮度分量,Cb指蓝色色度分量,而Cr指红色色度分量。查看更多

它们之间的关系是:

Y = 0.257*R+0.564*G+0.098*B+16
Cb = -0.148*R-0.291*G+0.439*B+128
Cr = 0.439*R-0.368*G-0.071*B+128

** 不是有RGB了吗?什么还用YCbCr ?**
人眼对亮度是比较敏感的,对彩度的敏感度不高。因此,亮度的压缩率可以降低,彩度的压缩率可以提高。人眼对压缩后的图片与原图,在感官上差异就会大大减少。

另外它将亮度信息(Y)与色彩信息(UV)分离,没有UV信息一样可以显示完整的图像,只不过是黑白的,这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题。并且,YUV不像RGB那样要求三个独立的视频信号同时传输,所以用YUV方式传送占用极少的频宽。


图片压缩

  • 首先图片会被切分为一些8 * 8的格子,每个格子都会走一次上图的流程。
  • DCT 转换,主要是把图像从空间域转为频域,这样子可以有效的分离出高频的数据,用于过滤。什么是高频的数据:以声音为例就是那些很尖锐的声音。图像的话就是指那些变动很大的数据,例如熊猫的黑白分割部分,由于变化很大,所以这就是高频部分。如果两个像素之间的差别很小,就属于低频部分。
    ![Uploading Screen Shot 2017-07-25 at 8.52.35 AM_976479.png . . .]
  • Quantization 是一种失真压缩,简单来说就是把每个值都除以一个固定的数,然后在de code 端相对应的乘以这个固定的数,恢复数据,但是此时数据只是一个近似的数值。例如数字100 ,除以10 ,会得到10 。但是102 的话,结果也是10 。所以在decode 的时候,无法知道真正的数据是什么,只能拿到近似值。
  • Entropy encoder 把失真压缩后的数据做无失真压缩

要恢复图片只需要执行的反操作,得到的图片与原图是有区别的,只要人眼无感知就好。

下面看一下每一步的是怎样的一个过程:

DCT

DCT 可以理解为一个坐标轴转换,是一种Transform Coding。

  • Transform Coding的目标

    • 减少相邻信号的相关性
    • 使能量集中,高频信号与低频信号都会相对集中
  • Transfrom 本身没有任何压缩效果

  • Transform 的目的是为了做Quantization

  • 常见的Transfrom 方式:liner transforms,fourier transform,....

上图是一个8 * 8的block,每一个格子相当于一个pixel。经过DCT后,仍然是一个8 * 8 的block ,但是不同的是,原本表示的是空间维度的值,转换后表示的是频率维度的值。

高频部分集中在右下角,低频部分集中在左上角。高频部分表示不是很重要的数据,接着把高频部分的数据变成0,就会有一个不错的压缩效果。这就是Quantization要做的事情。

Quantization Matrix 表示每一个DCT的数据要除以一个怎样的数。可以看到Matrix 左上角是比较小的,右下角是比较大的数。

因为在DCT左上角是比较重要的数据,所以除以比较小的数,让失真没那么严重。右下角的数相对来说没那么重要,所以可以除以一个比较大的数。

下图中的左图就是经过Quantization 后的DCT数据,可以看到右下角的数基本上都变为0。数据为0 的部分的压缩率将为变得非常高!

接着把数据从二维变为一维。

最后就是做Entropy encode ,得到的最终图片的数据。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 157,298评论 4 360
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 66,701评论 1 290
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 107,078评论 0 237
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,687评论 0 202
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,018评论 3 286
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,410评论 1 211
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,729评论 2 310
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,412评论 0 194
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,124评论 1 239
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,379评论 2 242
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 31,903评论 1 257
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,268评论 2 251
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 32,894评论 3 233
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,014评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,770评论 0 192
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,435评论 2 269
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,312评论 2 260

推荐阅读更多精彩内容