启迪声第一期 | MIT蔡循博士带你从三角函数出发探索视频压缩技术

问路石

周末无处可去的朋友不妨来这里坐坐...

时间-北京时间10月22号周六下午1点

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适应人群-理工类 本科生 研究生 以及对视频压缩科普感兴趣的朋友

难度指数-适中
启迪声，是“云端启迪”独家推出的线上专家科普栏目。邀请STEM各行业的世界顶尖名校博士级专家、导师，为高中、本科生从简单的原理出发，领略各行各业最前沿的高新科技，人物、历史、趣闻，用丰富多彩的内容为你描述一副通俗易懂的科学画卷。


什么是视频压缩:
视频压缩，可以让视频像个有弹性的大卡车一样变换尺寸，不管路宽路窄，都能自动适应带宽流畅通过，呈现最佳播放效果。在视频压缩系统中，原始视频信号经过编码器转化为二进制码流。二进制码流经过发送或者存储，送至解码端。解码器通过二进制码流重建视频信号。

视频压缩的目的:
视频压缩的目的，是在保证重建视频信号具有一定还原度的情况下，尽可能减少二进制码流的大小。实现视频压缩的系统有很多种，其中变换编码系统是目前最常见的视频以及图像编码系统。

例如JPEG, MPEG-4, H.264等压缩标准均为变换编码系统。在变换编码系统中，首先对视频或者图像信号进行预测。然后对预测误差，又称预测残差信号，进行正交变换。变换系数被进一步压缩。举个简单例子，视频包含的信息量是有限的，从一定意义上讲，自然图像与视频信号能用周期函数高效表达。它的简单压缩可以通过傅里叶变换来实现，就是把原函数表示为三角函数的积分或者离散为一系列三角函数的和。

将图像（二维函数）表达为三角函数之和。以自然图像为例，由于其规律性，表达图像内容只需要极少量的三角函数。对三角函数编码（幅度、频率）可以极大的压缩视频数据，在微信图像传输、视频聊天、视频直播等领域都有广泛的应用。压缩过后，三角函数的数量也许只有原始图像像素数量的千分之一。

三角函数的应用:
三角函数是一些重要微分方程的本征函数，具有很好的数学性质。任何的视频，我们都可以通过这种变换转变成频率和相位的关系，表示成一系列三角函数的叠加。不仅在视频压缩上，三角函数在自动控制里的频域分析、电气工程中的交流电、流体力学以及各种工程学中应用非常广泛。

作者简介：
蔡循博士本科毕业于中国科学技术大学，现在在美国麻省理工学院就读电气工程与计算机科学专业，从事信号处理与视频压缩研究，并将于2016年12月获得博士学位；其博士论文“基于预测不精确性建模的残差变换”，提出了一种新的统计模型框架，用于刻画视频信号中的预测误差（又称预测残差）。蔡博士曾经在Google公司多次实习（2012年，2013年，2015年夏），包括谷歌视频标准组，YouTube，以及Google Research。 他的研究成果获得美国专利局授权专利，并被Google公司使用。蔡循的创新研究成果用于Google视频压缩标准，该标准部署在YouTube视频网站，服务全球用户。
蔡循在博士期间以第一作者身份发表9篇文章，其中7篇文章发表在视频压缩顶级会议上（包括IEEE国际图像处理会议，数据压缩会议等），2篇文章发表在图像/视频领域顶级期刊（IEEE图像处理会刊）。其开创性的成果获得2015年国际图像处理会议顶级论文奖。（获奖率约占投稿总数的百分之四）。蔡循同时拥有八份技术专利，其中两份专利授权给Google使用。

导师简介：
Jae S. Lim, 毕业于美国麻省理工学院电气工程与计算机科学专业。现同系正教授。Jae Lim是信号处理，图像处理与视频压缩的先驱。其所著经典教材“二维信号处理与图像处理”是该领域的奠基教材。他发表过上百篇学术论文，并持有四十多份技术专利。
Jae S Lim在上世纪90年代参与美国高清数字电视标准化工作。他代表MIT与其他三个组织一同制定了美国高清数字电视系统。该系统目前已经全面投入日常使用。作为其图像处理与视频压缩知识的商业转化，Jae Lim为MIT带来了上亿美金的专利收入。Jae Lim的高清数字电视标准，获得了电视界最高荣誉“艾美奖”

蒺藜

呵呵，非常感谢，很好很强大

本宫不死

我惊呆了，好贴啊，很难得的好贴