1.二进制数的引入
在人们的日常生活中，对数的运用，总有一个进位的概念，用以表示数码的量级。在实际应用中，根据不同事物的需要，人们创立了多种数的进位制。我们最常用、最熟悉的是十进制，例如10mm为1cm,10cm为1dm,10dm为1m等。但是，日常生活中，并不都是采用十进制的，如1年等于12个月，则是十二进制；1小时等于60分钟，1分钟等于60秒，是60进制；鞋是以双计算的，即1双等于2只，是二进制。
在我们最常用、最熟悉的十进制数中，共有10个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，由且由低位向高位是“逢十进一”。
在十进制中由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号，加上正负号、小数点等就可以构成一个数。例如1999这个数，通常读为一千九百九十九。用数学公式表达，则为：1999=1×103+9×102+9×10+9
在十进制中任一个正整数N都能够写成
N=an×10n+an-1×10n-1+...+a3×102+a1×10+a 0
其中0≤ai≤9≤,而I是0到几中的任一个数.
如将3475写成数学公式的表达形式时,则当i≥4时有ai=0,a3=3,a2=4,a1=7,a0=5,即3475=3×103+4×102+7×10+5。
在十进制中，由于利用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号可以表示出任意大小的数，因而十进制普遍应用，似乎没有必要搞其他进位制，事实上在电子数字计算机出现以前，除了少数数学家以外，确实没有人考虑其他进位制。
随着电子计算机技术的出现，十进制数已不能适应电子数字计算，为此二进制计算方法便应运而生，并且愈来愈显著起来。在二进制计数方法中，只有两个数字符号0、1，而且由低位向高位是“逢二进一”，同一个数所在的位数相差一位，其值就有二位之差。所以，在二进制的数：
0就是零；
1就是一；
10就是二；
100就是四；
1000就是八；
10000就是十六；
100000就是三十二；
1000000就是六十四；
10000000就是二百二十八；
......等等。
由于在二进制中10就是二，1就是一，所以在十进制11=10+1等于二加一就是三。对于由1111这四个数字符号所组成的数在十进制和二进制中，它们所表示的量值是不同的。在十进制中1111是一千一百一十一，而在二进制中1111=1000+100+10+1却是八加四加二再加一，也就是十五。
在数学界，当g是正整数而g不等于10时，将用（a）g来表示a是用g进位法写的，因此（a）2是表示a是用二进位法写的。为了方便起见，当a是用十进位法写时，我们还用平常的写法，也就是a。
在电子计算机中采用二进制，是因为这种进位制具有下面一些优点：
1.二进制数只0、1两个数字字符号，十进制却有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号。电子计算机不可能像人一样，一眼就识别这十个符号。在计算机内只能用物理元件的不同稳定状态来表征这些不同符号。因此，对于一个十进制数就需要一个具有十种不同稳定状态的物理元件，而对于二进制数只要一个具有两种不同稳定状态的物理元件即可。显然，后一种物理元件是容易实现的。如电灯的“亮”与“暗”和开关的“接通”与“断开”都是电灯和开关的两种不同稳定状态，如果用“亮”或“接通”表示1，则“暗”或“断开”就表示0，所以用电灯或开关就可以表示一个二进制数。
2.采用二进制，可以用较少的物理元件表示较多的数，所以采用二进制可以节省设备而使电子计算机的结构比较简单，也有利于工作可靠性的提高。
3.二进制数的四则运算和十进制数相同，因为它只有0和1两个数字符号，因此只要记住“逢二进一”的原则，就可以进行任何运算了。
要使人们习惯采用的十进制量化模拟视频在电子数字计算机中进行运算，道德必须把需要运算的十进制数“翻译”成二进制。根据二进制计数方法的定义，十进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号，可用二进制数表示为：
0=(0) 2
1=(1) 2
2=(10)
3=2+1=(10)2+(1)2=(11) 2
4=(100) 2
5=4+1=(100)2+(1)2=(101) 2
6=4+2=(100)2+(10)2=(110) 2
7=6+1=(100)2+(1)2=(111) 2
8=(1000) 2
9=8+1=(1000)2+(1)2=(1001) 2
在实际应用中，可基于2的乘次方采用试减法来将十进制数换成二进制数。2的乘次方通常是：
21=2
22=4
23=8
24=16
25=32
26=64
27=128
28=256
29=512
210=1024
211=2048
212=4096
213=8192
214=16384
...=...
如将24化为二进制数：根据2的乘次方知道，不大于24的最大数是24=16。由24-16=8和2的乘次方知道，不大于8的最大数是23=8。由于
24=16+8=1×24+1×23+0×22+0所以，24=（11000） 2
再如将92化为二进制数：根据2的乘次方知道，不大于92的最大数是26=64，由92-64=28，再由2的乘次方知道，不大于28的最大数是24=16。由28-16=12，再由2的乘次方知道，不大于12的最大数是23=8。由12-8=4，再由2的乘次方知道，不大于4的最大值是22=4。由于
92=64+16+8+4
=1×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×2+0
所以（92）=(1011100) 2
从十进制数转化为二进制数来看，后者一个最大特点是码位较高。这也是较十进制数在应用计算时的一个不利因素，它要求计算机的硬件有一个较高的质量。
至于二进制数转换成二进制数，方法就比较简单了，只要把它用2的乘次方的多项式表示，求出结果就行了。
如：(10011)2化成十进制数时
分解(10011)2=1×24+0×23+0×22+1×2+1
由有：24+2+1=16+2+1=19
所以(10011)2=19
2.数字视频的编码技术
随着数字化技术的发展和成熟，视频和音频的数字化已使数字高清晰度电视（HDTV）成为现实。高清晰度电视是新一代电视，其扫描线在1000行以上，每行1920个像素，宽高比为16:9，较常规电视更符合人们的视觉特性，使图像质量与35mm首映电影相当。但是由于像素数大幅度增加，使本来数码位就较高的二进制编码形成极大的编码数据，使HDTV的信息量可达常规电视的5倍以上，传输时占用频带宽，存储时占用媒体容量大，特别是对计算量最庞大的运动估算的运动算算法来说，编码器无疑要有非常高的处理速度，这样给实际应用开发带来了极大困难。因此，必须对HDTV图像进行压缩编码。
自美国于90年代初提出第一套数字HDTV方案Digicipher开始，经过几年时间的数字图像压缩技术的发展和MPEG-2标准的制定，限制全数字高清晰度电视实现的信源编码已经不再是挡路石。
在我国高清晰度电视的研究开始于80年代末，到了90年代，在算法方面已经有了一定成果。从用图像子图划分的方法，将一幅图像划分成几块，到采用一种并行处理结构，降低了运动估算及处理速度，完成了基于MPEG-2的高清晰度电视图像信源压编码软件。我国的“高清晰度电视功能样机”项目正是在这样的背景下提出的，并针对我国的国情，使其核心技术图像信源编码器的主要技术要求设定为：
分辨率：1440×1152
场频：50Hz
扫描方式：隔行扫描
幅型比：16:9
在我国目前的经济、技术条件和现实情况下，经过论证，采用了将高清晰度电视画面按“十字”划分的编码方案，同时利用SDTV（标准清晰度）专用视频编码器。如图1-5所示“十字”划分方案，是在编码端，首先将高清晰度画面按图1-5的划分方法，分为四个SDTV（标准清晰度）子画面，然后分别用SDTV编码器进行编码，按MPEG-2中的MP@ML格式进行活动图像压缩，得到四个压缩后的码流，接着将四个视频码按ML@H14L格式重新进行拼接和同步，形成一个高清晰度电视的视频码流。如图1-6所示。
在“十字”划分的编码方案中，MPEG-2MP@ML的编码器的十分关键的。一般有两种实施方案，其一是采用基本的DCT专用芯片，运动估计，加上高性能的数字信号处理（DSP）芯片进行设计；其二是采用现有的MPEG-2编码芯片或芯片组。第一种方案虽然有很大的灵活性，但在设计上比较复杂，而第二种方案设计简单，但灵活性很差。由于经过划分之后的高清晰度图像信源的编码被转化为四个MPEG-2MP@ML的图像信源编码，因此，信源编码的主要任务就变成了MPEG-2MP@ML编码器的设计实现。
由于HDTV编码系统，是由四个MP@ML的编码器加上一些辅助电路构成，因此MP@ML的编码器又称为编码器。子编码器由三个主要模块组成：其一是运动估计模块；其二是运动补偿模块；其三是混合编码模块。
运动估计模块的主要功能和作用是：对输入的信号进行数据格式转换，然后根据MPEG中图像序列处理顺序和显示顺序的关系对帧数据
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