3.3.3 变换编码

与预测编码类似,变换编码是图像与视频压缩编码中最早使用的传统编码技术之一,在JPEG和H.261等早期压缩标准中就已经使用。变换编码的多种特性有助于提升图像与视频数据的压缩效率,变换编码的主要特性如下。

◎ 有利于利用人眼的视觉特性。除对亮度与色度进行区分外,人的视觉系统对图像中的不同频率分量也有不同的敏感度。因此除对敏感度较低的色度分量进行采样外,以相对亮度更低的分辨率进行编码,对空间域的图像数据进行频域变换可以有效地分离高优先级的直流或低频信号和低优先级的高频信号,对高频和低频分别使用不同的参数进行压缩,可有效压缩视频帧的数据量。

◎ 有利于利用图像与视频数据的能量特性。图像中的绝大部分信号能量集中在直流和低频区域,经过量化之后的高频分量变换系数大多为1或0。

◎ 相对于空间域图像信号中相邻的像素,变换到频域后系数之间的相关性明显降低。

与JPEG等图像压缩标准一致,在视频压缩编码中,变换编码的主要方法是离散余弦变换及其优化算法。离散余弦变换不仅具有上述适用于视频信号压缩编码的特征,而且其变换系数均为实数,方便以快速算法实现优化。