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MPEG-2视频编码器
2002级计算机A班吴汝林
学号:2002131117
【摘要】MPEG-2 是国际上流行的视频音频压缩标准,具有广泛的应用。视频编码是
MPEG-2 标准中的一个重要部分,了解 MPEG-2 视频编码的流程有助于对 MPEG-2 进行底层开
发,对了解其它视频压缩标准也有很大的帮助。本论文根据 MPEG-2 视频编码的流程,分别
讲述了色度空间、运动估计和运动补偿、变换编码、熵编码、MPEG-2 视频流结构。本文除
了介绍视频编码的原理,还对实际应用中应该注意的问题加以说明。
【关键词】色度空间;运动估计;离散余弦变换;行程编码;量化
【教师点评】本论文详细介绍了MPEG-2视频编码的原理;由于国内并没有全面介绍
MPEG-2视频编码的书籍,所以本文对视频编码的研究具有一定的参考意义。
点评教师:周景洲
MPEG-2 Video Encoder
【Abstract】 MPEG-2 is an international standard of video and pression, it
has many applications. Video coding is an important part of MPEG-2 standard, knowing the flow
of MPEG-2 video coding is useful in base exploitation of MPEG-2 video coding, also useful for
knowing other video coding standard. This paper introduce color space、motion estimation and
pensation、transform coding、entropy coding、structure of MPEG-2 video bitstream.
This paper not only introduce element of video coding , also explain the problem which should
be paid attention to in practical application.
【Key Words】color space;motion estimation;DCT;run-level coding;quantization
1. 前言
MPEG-2 标准概述
MPEG-2 是一个国际标准(ISO-13818),它包含 11 部分:system、video、audio、
conformance testing、software simulation、 extensions、advanced audio coding、
RTI extension、 conformance、IPMP,其中系统部分描述如何将视频和音频结合起来、
并介绍了两种数据流格式(传送流和程序流),视频部分描述了 MPEG-2 视频流格式及其解码
过程,音频部分描述了 MPEG-2 的几种音频流格式及其解码过程。
MPEG-2 对 MPEG-1 做了很多扩展,满足了更广泛的应用。主要应用于数字电视广播、HDTV
(高清晰电视)、DVD(Digital Versatile Disk)电影等。
本论文安排
下图是本编码器的编码流程图,编码器先将未压缩的视频数据读入帧缓存,然后进行运
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动估计和运动补偿,将运动补偿后的数据进行 DCT 变换并量化,最后将量化后的数据进行
行程编码和可变长度编码,最后生成符合 MPEG-2 标准的视频流。

图 视频编码流程图
2. 色度空间
YCrCb
在 RGB 色度空间,三个颜色分量都是同等重要的,人类视觉系统对亮度的敏感度比对
色度的敏感度更强,所以 RGB 在表示颜色时并不是最有效的。在 YCrCb 色度空间,Y 表示
亮度,CrCb 为两个色度分量,YCrCb 和 RGB 之间的转换关系如下:
Y=++
Cb=(B-Y) (公式 )
Cr=(R-Y)

R=Y+
G=Y-- (公式 )
B=Y+
由于色度比亮度更重要,所以可以让相邻的几个像素共享同一个色度分量,这样便节省
了数据量。在 YCrCb 色度空间,有三种采样方式,即 4:4:4、4:2:2、4:2: