[摘要]數(shù)字電影的編碼標(biāo)準(zhǔn)是JPEG2000，它比傳統(tǒng)的MPEG-2碼技術(shù)有：著：巨大的。優(yōu)勢。

[關(guān)鍵詞]JPEG2 000 數(shù)字電影

1、引言

數(shù)字電影(DIGITAL FILM)的誕生是繼電影從無聲到有聲、從黑白到彩色的電影技術(shù)發(fā)展的第三次革命。數(shù)字電影是指將電影攝影、編輯和放映等全過程用數(shù)字格式統(tǒng)一起來。與傳統(tǒng)電影相比，整個過程將完全摒棄電影膠片。最后放映采用DLP方式(Digital LightProcessing)的投影機。從技術(shù)上來講，國外用得最多的叫法也就是DIGITAL CINEMA，而用中文翻譯過來，就成了數(shù)字影院。

2、數(shù)字電影的優(yōu)勢

數(shù)字電影技術(shù)覆蓋了從采集到攝制、傳輸、存儲和顯示的一系列技術(shù)和系統(tǒng)。數(shù)字電影與傳統(tǒng)電影具有以下主要優(yōu)勢：

(1)可以避免膠片因光源照射導(dǎo)致的老化、褪色，確保影片永遠光亮如新。

(2)數(shù)字電影最大的好處就是可以大大節(jié)省電影發(fā)行的費用和時間。數(shù)字電影可以通過衛(wèi)星、高速互聯(lián)網(wǎng)等方式傳輸，從而省去了傳統(tǒng)膠片拷貝發(fā)行的成本，電影公司可以直接通過網(wǎng)絡(luò)向影院和個人發(fā)行電影。

(3)數(shù)字電影可以提供更高分辨率的圖像和更好的音效?，F(xiàn)在流行的數(shù)字電影清晰度分為兩級：最低2k，2048×1080像素。每秒24幀或48幀：高端4k，4096×2160像素，每秒24幀。

3、新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)——JPEG2000

數(shù)字電影之所以能征服億萬電影觀眾，靠的是以令人難以置信的卓越的圖像質(zhì)量。高清電影是數(shù)字電影的發(fā)展趨勢。對于高清數(shù)據(jù)，如果采用無壓縮存儲，數(shù)據(jù)量大得驚人。例如，1920×1080／50i采樣深度為8bit的無壓縮碼流。1h的存儲量接近500Gbyte。如此巨大的存儲量使得高清系統(tǒng)的存儲設(shè)備花費不菲。因此。必須選擇一種高質(zhì)量的壓縮技術(shù)對高清原始數(shù)據(jù)壓縮后再存儲，2004年8月，好萊塢數(shù)字電影推廣組織CI(DigitalCinema Initiatives)出臺了4.1B版本數(shù)字電影技術(shù)規(guī)范。采用JPEG2000作為數(shù)字傳送所有電影的標(biāo)準(zhǔn)格式。

新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000采用離散小波變換與優(yōu)化截斷嵌入式塊編碼相結(jié)合的先進壓縮技術(shù)。在目前的圖像壓縮領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，在編碼效率和復(fù)原圖像質(zhì)量上均遠優(yōu)于傳統(tǒng)的JPEG算法。

JPEG2000與傳統(tǒng)的JPEG相比有如下的優(yōu)點：

(1)JPEG2000能實現(xiàn)無損壓縮(Loseless Compression)，在實際應(yīng)用中。有一些重要的圖像，如衛(wèi)星遙感圖像、醫(yī)學(xué)圖像、文物圖像等，通常需要進行無損壓縮。

(2)JPEG2000還具有誤差穩(wěn)定性好(Robustness to Bit Error)。

(3)JPEG2000能實現(xiàn)漸進傳輸(Progress‘we Transmission)。

(4)JPEG2000的另一個重要優(yōu)點是ROI(Region of Interest，即感興趣區(qū)域)?？梢灾付ǜ信d趣區(qū)域，在這些區(qū)域，可以在壓縮時指定特定的壓縮質(zhì)量，或在恢復(fù)時指定特定的解壓縮要求。

4、Jpeg2000與Mpeg-2壓縮技術(shù)比較

MPEG-2制定于1 994年，設(shè)計目標(biāo)是高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率。MPEG-2所能提供的傳輸率在3-10Mbits／sec間，其在NTSC制式下的分辨率可達720X486。MPEG-2也可提供并能夠提供廣播級的視像和CD級的音質(zhì)。目前市場上面向視頻制作播出的高清視頻服務(wù)器多數(shù)采用的是基于DCT變換的MPEG-2幀內(nèi)壓縮技術(shù)。例如Avid公司的MediaStream視頻服務(wù)器，GVG公司的K2服務(wù)器系統(tǒng)，SeaChange的MediaCluster視頻服。

MPEG-2壓縮技術(shù)在高清系統(tǒng)應(yīng)用中也存在如下問題：1)輸出碼率很高的情況下，MPEG-2幀內(nèi)壓縮效率不夠理想：2)不支持無損壓縮技術(shù)，不能滿足圖像質(zhì)量要求苛刻的場合：3)不提供實用的可分級功能。即對于同一段素材內(nèi)容，如果需要多種不同的碼率來滿足不同需求。需要多次采集分別存儲，由此造成了存儲資源的浪費和素材管理困難等問題。

在數(shù)字電影中采用J P EG 2000較MPEG-2具有很多優(yōu)勢，主要如下：

(1)對于高清(HD，High Definition)以及更高分辨率格式的圖像，當(dāng)比特率超過100Mb／s時。JPEG2000能夠提供比MPEG-2更加清晰的圖像質(zhì)量：而對于高清格式的MPEG-2影片，當(dāng)碼率超過100Mb／s時。碼率增大對圖像質(zhì)量的改進很數(shù)字技術(shù)小，因而通常將比特率為100Mb／s的JPEG2000編碼作為視覺無損的參考基準(zhǔn)，這時不會感覺到存在圖像失真。

(2)JPEG2000本質(zhì)上是基于幀的編碼，只進行幀內(nèi)壓縮、不進行幀間壓縮，在數(shù)字電影中采用無損方式，因而不存在信息損失：而MPEG-2在進行多幀(15幀以上)壓縮時。雖然能夠提供更高的壓縮效率，但存在信息損失。

(3)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中不支持2048×1080圖像格式，更不支持4096×2160圖像格式，因而不能處理2K／4K圖像。

(4)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中采用離散小波變換(DWT)代替了MPEG-2中所采用的離散余弦變換(DCT)，因而克服了當(dāng)圖像壓縮比較小時出現(xiàn)的方塊效應(yīng)－即馬賽克效應(yīng)(它會使DCT分塊圖像的邊緣出現(xiàn)模糊現(xiàn)象)。

(5)采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)需要向MPEG—LA組織交納專利費，而數(shù)字電影所采用的JPEG2000的第一部分(即核心編碼系統(tǒng))則免收專利費。

(6)JPEG2000支持嵌入式碼流，它可實現(xiàn)圖像從有損到無損的漸進解碼，同時也支持圖像分級結(jié)構(gòu)。即在解碼端可以從碼流中以任意的圖像質(zhì)量和分辨率來解壓縮圖像。因而它支持在2K／4K數(shù)字放映系統(tǒng)中解碼還原出相應(yīng)的2K／4K節(jié)目流。

(7)DCI數(shù)字影院系統(tǒng)規(guī)范中將不支持?jǐn)?shù)字電影采用HD MPEG-2方式進行壓縮編碼，因而將來好萊塢很可能不會發(fā)行基于MPEG-2編碼方式的影片。

5、結(jié)語

JPEG2000作為數(shù)字電影技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的MPEG-2壓縮技術(shù)相比，有著巨大的優(yōu)勢。可以預(yù)見，今后數(shù)字影院系統(tǒng)必然會實現(xiàn)全部JPEG 2000的編碼要求。