数码相机图像数据压缩电路的工作原理

    模拟图像信号经A/D变换器变成数字信号以后，就把连续变化的模拟量变成了离散的、不连续的数字量。这个数字量是非常大的，例如一个100万像素的CCD形成的一幅图像，若量化变成数字图像，亮度分量和色度分量都用8位的数字信号表示，则总数据量成为：一幅图像数据量=1000 k×8 bit×2=16 Mbit。这是将每个像素单元变成8位亮度数字信号和8位色度数字信号的总和。如果要传输这样一幅图像的数据，用2 400 b/s的线路传输就需要112.5 min的时间，如果用高速ISDN( 64 Kb/s)的线路，传输这一幅图像也需要5min，1个16 MB的存储卡只能记录1幅照片。如此庞大的数据量给传输和存储带来很大的困难，因此在进行记录和传输时必须进行大幅度的压缩处理。    图像数据压缩电路主要完成图像数据的压缩和存储，其目的是为了节省存储空间，目前大多数数码相机采用高精细彩色静止图像压缩技术标准，这是一种国际统一使用的压缩标准，被称之为JPEG (Joint Photographic coding Experts Group)技术。一幅图像采用这种压缩处理后，由高速ISDN线路传输只需要十多秒钟就可以了，同时对存储媒体的空间要求也减小很多。这种压缩方式虽能够节省存储空间，但它属于一种有损压缩方式（即以牺牲图像质量作为代价），因此，若要保证图像质量，不宜追求过高比例的压缩存储方式。另外，现在MPEG压缩方式也已经成功的运用到了数码相机上，MPEG压缩方式是对运动的图像信号进行压缩处理的技术，这使得数码相机也可以存储动态的影像和声音，大大拓展了数码相机的应用空间。    数码相机对图像信号的压缩处理是以像块为单位进行的，其数字图像的压缩处理电路结构如图10-27所示，先将整幅图像切割成一条一条的，每一条图像再切割成块，这个块被称之为像块，每一个像块是由8×8个像素单元组成的。图像被分割后，以8×8像素组成的像块为单元，先进行二维离散余弦变换和量化处理，将一个像块中的64个像点量化的数据从空间坐标数据转换成频率坐标的分量，这种压缩为不可逆压缩；然后再分别对直流分量和交流分量进行一维哈夫曼编码和二维哈夫曼编码，变成数字编码信号，这一部分处理属于可逆压缩方式。
    图10-27    数字图像的压缩处理电路结构