JAVA选修课期末报告Word文档下载推荐.docx

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下面对每个模块进行功能介绍。

图2解码器的层次及其功能模块

Ø

码流层：

采用BitInputStream进行MPEG-1码流的读取和输出，

采用VLCInputStream进行Huffman变长编码的读取和解析，

MPEGVideoStream用以输出解码后的视频流

图像层：

采用Picture进行MPEG-1码流的解码

采用MotionVector读取和运算宏块层的运动矢量

IDCT作反离散余弦变换

宏块层

采用Macroblock对宏块层基本单位进行读取运算和输出（至图像层）

三、算法设计

Huffman变长编码

原理

Huffman编码是一种可变长编码方式，是由美国数学家DavidHuffman创立的，是二叉树的一种特殊转化形式。

编码的原理是：

将使用次数多的代码转换成长度较短的代码，而使用次数少的可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。

Huffman算法的最根本的原则是：

累计的（字符的统计数字*字符的编码长度）为最小，也就是权值（字符的统计数字*字符的编码长度）的和最小。

Huffman树

Huffman树是二叉树的一种特殊转化形式。

以下是构件Huffman树的例子：

比如有以下数据，ABFACGCAHGBBAACECDFGFAAEABBB

先进行统计A（8）B（6）C（4）D

（1）E

（2）F（3）G（3）H

（1） 

括号里面的是统计次数

生成Huffman树：

每次取最小的那两个节点（node）合并成一个节点（node），并且将累计数值相加作为新的接点的累计数值，最顶层的是根节点（root） 

注：

列表中最小节点的是指包括合并了的节点在内的所有节点，已经合并的节点不在列表中

运算的过程如下：

1:

D+H

（2）

2:

DE+H（4）

3:

F+G（6）

4:

C+DEH（8）

5:

B+FG（12）

6:

A+CDEH（16）

7:

ACDEH+BFG（28）

那么转化为Huffman树就是

Huffman树 

层数

Root 

┌┴┐

ACDEH 

BFG 

1

┌┴┐┌┴┐

CDEHAB 

FG 

2

┌┴┐ 

DEH 

C 

F 

G 

3

DH 

E 

4

┌┴┐

D 

H 

5

取左面是1右面是0则有。

注：

层数就是位数或者说是代码长度，权值=代码长度*该字的统计次数。

代码 

位数 

权值

A=10 

2 

16

B=01 

12

C=110 

3 

D=11111 

5 

E=1110 

4 

8

F=001 

9

G=000 

6

H=11110 

5

可以看出Huffman代码是唯一可解的（uniquelydecodable），如果你读到110就一定是C，不会有任何一个编码是以110开始的。

编码和解码

编码：

将ABCDEFGH用Huffman树产生的编码对应着写到文件中，并且保留原始的Huffman树，主要是编码段的信息。

一般要编码256个元素的话需要511个单位来储存Huffman树，每个Huffman树都必须有以下的结构：

code,char,left,right,probability（出现次数），通常情况是利用一个数组结构。

因为在解码的时候只需要用到code，所以只需要记录每个元素的编码就可以了。

解码：

利用文件中保存的Huffman编码，一一对应，解读编码，把可变长编码转换为定长编码。

IDCT变换

图3IDCT蝶形算法

之后根据亮度的量化参数QP进行反量化和IDCT中的比例变换。

（1）

这里

是指比例变换系数在（0，0）处的值。

运动估计搜索算法

用来在参考帧（已解码的帧）中寻找匹配（SAD最小）的块作为参考块，差值作为运动矢量。

在传输过程中，需传递所选取块的参考帧号，参考块的位置，以及运动矢量。

相对应的参考块已经解码所以无需传输。

作用原理：

这里采用六边形搜索算法。

Step1:

搜索起始点预测

Step2:

不对称十字搜索

Step3:

非平衡多六边形搜索

a）

正方形搜索

b）多六边形搜索

Step4：

扩展六边形搜索

a）小六边形搜索

b）小菱形搜索

运动补偿

图4运动补偿部分算法流程图

四、测试结果

在MPEGPlayer.html文档中写以下源代码得到在Web下的MPEG-1视频流random.mpg的循环播放。

<

html>

head>

title>

MPEG-1VideoPlayer<

/title>

/head>

body>

appletcode=MPEGPlayer.classwidth=320height=240>

paramname=sourcevalue="

random.mpg"

>

paramname=repeatvalue="

true"

/applet>

/body>

/html>

五、附录：

源代码（带注释）

这里仅以BitInputStream为例，其他请参见MPEGPlayer.java源代码

importjava.io.*;

import.*;

importjava.awt.*;

importjava.awt.image.*;

importjava.applet.*;

/**

*Thisclassrepresentsabufferedinputstreamwhichcanread

*variablelengthcodesfromMPEG-1videostreams.

*/

classBitInputStream{

/**

*MPEGvideolayersstartcodes

publicfinalstaticintSYNC_START_CODE=0x000001;

publicfinalstaticintPIC_START_CODE=0x00000100;

publicfinalstaticintSLICE_MIN_CODE=0x00000101;

publicfinalstaticintSLICE_MAX_CODE=0x000001af;

publicfinalstaticintUSER_START_CODE=0x000001b2;

publicfinalstaticintSEQ_START_CODE=0x000001b3;

publicfinalstaticintEXT_START_CODE=0x000001b5;

publicfinalstaticintSEQ_END_CODE=0x000001b7;

publicfinalstaticintGOP_START_CODE=0x000001b8;

*Theunderlyinginputstream

privateInputStreamstream;

*Thebitbuffervariables

privateintbitbuffer,bitcount;

*The32bitbuffervariables

privateintbuffer[],count,position;

*Initializesthebitinputstreamobject

publicBitInputStream（InputStreaminputStream）{

stream=inputStream;

buffer=newint[1024];

bitbuffer=bitcount=0;

count=position=0;

}

*ReadsthenextMPEG-1layerstartcode

publicintgetCode（）throwsIOException{

alignBits（8）;

while（showBits（24）!

=SYNC_START_CODE）

flushBits（8）;

returngetBits（32）;

*ShowsthenextMPEG-1layerstartcode

publicintshowCode（）throwsIOException{

returnshowBits（32）;

*Readsthenextvariablelengthcode

publicintgetBits（intnbits）throwsIOException{

intbits;

if（nbits<

=bitcount）{

bits=bitbuffer>

（32-nbits）;

bitbuffer<

=nbits;

bitcount-=nbits;

else{

nbits-=bitcount;

bitbuffer=get32Bits（）;

bits|=bitbuffer>

bitcount=32-nbits;

if（nbits>

=32）

bitbuffer=0;

returnbits;

*Showsthenextvariablelengthcode

publicintshowBits（intnbits）throwsIOException{

intbits=bitbuffer>

bitcount）{

bits|=show32Bits（）>

（32+bitcount-nbits）;

*Flushesthecurrentvariablelengthcode

publicvoidflushBits（intnbits）throwsIOException{

bitbuffer=get32Bits（）<

nbits;

*Alignstheinputstreampointertoagivenboundary

publicvoidalignBits（intnbits）throwsIOException{

flushBits（bitcount%nbits）;

*Readsthenext32-bitcodefromthebufferedstream

privateintget32Bits（）throwsIOException{

if（position>

=count）{

position=0;

for（count=0;

count<

buffer.length;

count++）

buffer[count]=read32Bits（）;

returnbuffer[position++];

*Showsthenext32-bitcodefromthebufferedstream

privateintshow32Bits（）throwsIOException{

returnbuffer[position];

*Reads32-bitbigendiancodesfromthestream

privateintread32Bits（）throwsIOException{

if（stream.available（）<

=0）

returnSEQ_END_CODE;

inta0=stream.read（）&

0xff;

inta1=stream.read（）&

inta2=stream.read（）&

inta3=stream.read（）&

return（a0<

24）+（a1<

16）+（a2<

8）+（a3<

0）;

}