结构推理 压缩数字视频数据量的基本原理是什么?
【正确答案】数据压缩的理论基础是信息论。从信息论的角度来看,压缩就是去掉数据中的冗余,即保留不确定的信息,去掉确定的信息(可推知的),也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。
   视频信号压缩主要依据视觉特性、图像本身的特点及信号的统计规律。在扫描标准和原始图像数据精度等参数确定的情况下,一帧图像的有效像素数越多,需要处理的数据量就越大,在有限带宽信道中传输需要的压缩比就越高。
   数字电视仍基于三基色原理工作,各像素对应红(R)、绿(G)、蓝(B)三个基色信号。由于视觉对彩色细节不如对亮度细节敏感,为减少色信号数据量,在水平和垂直方向,色信号取样的数据量只能是亮度信号的一半,这就是4:2:0信号格式。这样,利用视觉特性,把需处理的两个色信号分量数据量均减少到亮度信号的1/4。
   在绝大多数图像或一幅图像的绝大部分中,一小块内通常没有或很少有变化,即这些像素的数据彼此相同或变化很平稳,这反映了图像在空间域存在冗余信息。图像的这一特点,在频率域表现为直流和低频成分较大,高频成分很少或高频成分值很小,而视觉对高频成分又不敏感,将图像和视觉这两种特性结合在一起,可有效地去除图像空间冗余度。
   实际上,电视视频图像序列相邻帧通常很相似,或当前编码帧中的一块图像与已编码帧中的某块图像很相似。由于各帧间隔一个帧周期,所以这种相似表明视频序列存在时间冗余度。消除时间冗余度,可极大地压缩数据量。
   目前数字视频编码技术一直在发展,各个新的编码标准采用了更加高效、更加复杂的技术,以此来提高压缩效率,使得能通过更窄带宽的信道传送视频信息,但基本原理都是充分利用视觉特性,最大限度地去除视频图像序列的空间、时间冗余度和编码数据流的统计冗余度。
【答案解析】