摘  要: 視頻圖像壓縮是視頻會(huì)議系統(tǒng)能否提供良好性能的關(guān)鍵技術(shù)之一、要想最大限度地利用有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬,在視頻圖像傳輸前,必須在不嚴(yán)重降低圖像質(zhì)量的前提下,采用合適的壓縮編碼算法對(duì)視頻圖像進(jìn)行壓縮、離散余弦變換DCT(Discrete Cosine Transform)被認(rèn)為是優(yōu)秀的視頻圖像壓縮算法之一、首先,以視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用為背景,簡(jiǎn)單介紹了DCT和反向離散余弦變換IDCT(Inverse-DCT)算法、公式及其相關(guān);其次,以VC++為工具,以個(gè)人筆記本電腦為平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了DCT和IDCT算法,給出并且分析了部分應(yīng)用程序代碼;最后,做了視頻圖像壓縮的仿真實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞: 視頻會(huì)議系統(tǒng);視頻圖像壓縮;離散余弦變換;反向離散余弦變換

   視頻會(huì)議系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相互融合的產(chǎn)物,它為處于不同地點(diǎn)的用戶提供一個(gè)虛擬的環(huán)境,用戶可以通過(guò)視頻、音頻等多媒體手段進(jìn)行交流和協(xié)作[1-2],而視頻圖像壓縮是視頻會(huì)議系統(tǒng)能否提供良好性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
    視頻圖像壓縮的目的就是要減少原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量,即以盡量少的比特?cái)?shù)表示原來(lái)的圖像,利于存儲(chǔ)和傳輸,同時(shí)又要能保持復(fù)原圖像的質(zhì)量,滿足規(guī)定的要求、DCT是視頻會(huì)議系統(tǒng)理想的視頻圖像壓縮方法之一、與之相對(duì)應(yīng),在接收端要對(duì)DCT后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行IDCT(不影響視頻會(huì)議進(jìn)行時(shí))以近似恢復(fù)原始圖像、以軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)(即PC+Internet模式)的應(yīng)用為研究背景,進(jìn)行了DCT和IDCT算法的研究和實(shí)現(xiàn),這對(duì)于視頻會(huì)議系統(tǒng)及其技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新有重要的實(shí)際意義。

  DCT是一種實(shí)數(shù)域空間變換,不能直接對(duì)圖像產(chǎn)生壓縮作用、它的最大特點(diǎn)是對(duì)于一般的圖像都能夠?qū)⑾袼貕K的能量集中于像素塊左上角的少數(shù)低頻DCT系數(shù)上,這樣就可能只編碼和傳輸少數(shù)系數(shù)而不嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量,為壓縮打下了基礎(chǔ)、圖2(c)、(d)的白點(diǎn)區(qū)域即為低頻DCT系數(shù)區(qū)域,也是像素塊的能量集中區(qū)、在圖2(a)、(b)、(c)、(d)中白點(diǎn)區(qū)域圖像的像素值在200~255之間,其余黑色區(qū)域圖像的像素值基本為0、參考圖1,由圖2(b)、(c)可知原始時(shí)域圖像在較暗(灰度值較小)的部分含有較多的能量。本為０。參考圖１，由圖２9(b)、（ｃ）可知原始時(shí)域圖像在較暗（灰度值較?。┑牟糠趾休^多的能量。


    隨著Ｎ取值的增大，DCT及IDCT算法耗時(shí)及均方誤差也在增加，本文所做的是浮點(diǎn)DCT和浮點(diǎn)IDCT，均方誤差反映的是IDCT后的時(shí)域圖像數(shù)據(jù)與原始時(shí)域圖像數(shù)據(jù)的誤差，N越大，變換前后的誤差也越大。
     當(dāng)Ｎ＝４時(shí)，算法耗時(shí)最短，即算法復(fù)雜度最小，但由圖２可知存在傳輸數(shù)據(jù)較多的問(wèn)題，因此為提高壓縮率和傳輸效率，在選取Ｎ時(shí)還應(yīng)該綜合考慮計(jì)算機(jī)軟硬件配置及網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。
DCT變換的特點(diǎn)是變換后圖像大部分能量集中在左上角，即直流系數(shù)(DC)附近，因?yàn)樽笊辖欠磻?yīng)原圖像低頻部分?jǐn)?shù)據(jù)，右下角反應(yīng)原圖像高頻部分?jǐn)?shù)據(jù)，而圖像的能量通常集中在低頻部分，這由表２、表３可知。當(dāng)N=8時(shí)，選取原始圖像第一個(gè)８×８像素子塊的數(shù)據(jù)如表２所示，DCT后的頻域數(shù)據(jù)如表３所示，左上角第一個(gè)數(shù)據(jù)為直流系數(shù)：1055.75，是64個(gè)數(shù)據(jù)中最大的一個(gè)。

    將表3(DCT后的系數(shù)值)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行量化、取整等操作得表4,方法為:unsigned char tempchar;
tempchar=int(src[i*cx+j]/len*255);len是表3中64個(gè)數(shù)據(jù)中的最大值與最小值差值的絕對(duì)值。
     將表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行IDCT,得表5中的數(shù)據(jù),對(duì)比表2和表5可知變換前后的圖像數(shù)據(jù)存在一定的誤差,而且隨著N的增大,誤差也越大。

    本文所做的DCT和IDCT算法的研究和實(shí)現(xiàn)是以軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用為背景的,是視頻會(huì)議系統(tǒng)視頻圖像壓縮的一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn),離具體的實(shí)際工程應(yīng)用還有不小的差距、但對(duì)于視頻會(huì)議系統(tǒng)及其技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、發(fā)展和創(chuàng)新有著重要的實(shí)際意義。
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