多媒體應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)第2章

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1、多媒體應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第2章：多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法1數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法2數(shù)據(jù)壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)32.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法為什么要對多媒體數(shù)據(jù)進行壓縮處理？媒體信息的數(shù)據(jù)量大，不利于計算機的數(shù)據(jù)存儲和傳輸什么是數(shù)據(jù)壓縮？用最少的數(shù)碼來表示信號，叫數(shù)據(jù)壓縮為什么可以對數(shù)據(jù)進行壓縮？數(shù)據(jù)中存在一些多余的成分（冗余數(shù)據(jù)），去除這些冗余部分，不會影響人體的感官有哪些數(shù)據(jù)冗余的形式？空間冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識冗余、視覺冗余、信息熵冗余2.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法結(jié)

2、構(gòu)冗余圖像從大的區(qū)域上看存在著非常強的紋理結(jié)構(gòu)，例如布紋圖像和草席圖像，這反映為在結(jié)構(gòu)上存在冗余。知識冗余圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識有相關(guān)性。例如，人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)，嘴的上方有鼻子，鼻子位于正面圖像的中線上。這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由背景知識得到，我們稱此類冗余為知識冗余。時間冗余動畫序列中兩幅相鄰的圖像，后一幅圖像與前一幅圖像之間有較大的相關(guān)性，這反映為時間冗余舉例解釋幾種冗余數(shù)據(jù)2.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法時間冗余的實例2.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法有損壓縮在壓縮時丟失部分數(shù)據(jù)損失的數(shù)據(jù)不能再恢

3、復(fù)的壓縮是不可逆的多用于圖像、聲音、視頻壓縮壓縮比例高無損壓縮壓縮時不丟失數(shù)據(jù)壓縮是可逆的多用于文本、數(shù)據(jù)、軟件壓縮壓縮比例低數(shù)據(jù)壓縮的類型注意：無損壓縮法只是在壓縮時去掉或減少了數(shù)據(jù)中的冗余，但這些冗余值是可以重新插入到數(shù)據(jù)中的。2.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法考慮winrar壓縮軟件采用的是哪種壓縮方式？為什么winrar對圖片、視頻、mp3音樂壓縮效果不明顯？無損壓縮圖片、視頻等本身就是已經(jīng)壓縮過的文件，所以用winrar壓縮效果不明顯，可以選擇有針對性的軟件進行壓縮2.1數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方

4、法數(shù)據(jù)壓縮的評價標(biāo)準(zhǔn)壓縮比率被壓縮的文件大小與壓縮后的文件大小之比。壓縮質(zhì)量在得到較高的壓縮比的同時，能確保壓縮的質(zhì)量壓縮/解壓速度將原數(shù)據(jù)壓縮，以便存儲、傳輸；將壓縮后的數(shù)據(jù)進行解壓縮（還原成原始數(shù)據(jù)），以便使用。壓縮和解壓縮的速度越快越好2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法常用的編碼方式PCM脈沖編碼調(diào)制預(yù)測編碼（幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測）幀內(nèi)預(yù)測：DPCM差分脈沖編碼調(diào)制、ADPCM幀間預(yù)測：運動補償?shù)膸g預(yù)測、幀間插入發(fā)變換編碼行程編碼霍夫曼編碼2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法Pcm脈沖調(diào)制編碼數(shù)字信號按允許

5、的誤差將樣本值對應(yīng)近似的數(shù)值，實現(xiàn)模擬信號到數(shù)值信號的映射用二進制代碼表示每一個經(jīng)過采樣、量化后的樣本值模擬信號TEXT采樣量化編碼對模擬信號按固定的時間間隔取一個樣本，把時間上連續(xù)的信號變成離散的信號2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼什么是預(yù)測？知道某時刻以前信號的表現(xiàn),就可以推斷它以后的數(shù)值.具體到信號的采樣過程,就是通過前幾次的樣值來預(yù)測后一次的樣值.預(yù)測編碼的應(yīng)用多用于圖像和聲音壓縮。因為對于圖像而言，預(yù)測的對象是下一個像點、下一條線或下一幀，像素間存在一定的相

6、關(guān)性。聲音也是如此類型幀內(nèi)預(yù)測和幀間預(yù)測(DPCM差分脈沖編碼調(diào)制,ADPCM自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制)2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼原理（1）根據(jù)算法模型，用原有的樣本值對新樣本進行預(yù)測。得到新樣本的預(yù)測值。（2）新樣本的實際數(shù)值-預(yù)測值=預(yù)測誤差值（3）對誤差值進行編碼說明（1）預(yù)測越準(zhǔn)確，誤差越小，壓縮率越高（2）預(yù)測編碼的關(guān)鍵是算法模型，在現(xiàn)實中，算法模型由預(yù)測器替代模擬信號TEXT預(yù)測計算誤差差值編碼數(shù)字信號2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼-DPCM與pcm區(qū)別PCM:量化每一個樣

7、本值DPCM:量化的是實際值與預(yù)測值之間的差值實現(xiàn)（1）輸入信號是Xn,即樣本值（2）預(yù)測器計算預(yù)測值Xn’（3）對誤差值en(Xn-Xn’)進行量化編碼e’n（4）解碼時,用誤差編碼值e’n+Xn’還原信號DPCM編碼/解碼示意圖2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼-DPCM2.2數(shù)據(jù)壓縮的基本概念和方法預(yù)測編碼-DPCM舉例說明DPCM編碼原理：設(shè)DPCM系統(tǒng)預(yù)測器的預(yù)測值為前一個樣值，假設(shè)輸入信號已經(jīng)量化，差值不再進行量化。若系統(tǒng)的輸入為{0121123344…}，則預(yù)測值為{00121123

8、34…}，差值為{011–1011010…}，差值的范圍比輸入樣值的范圍有所減小，可以用較少的位數(shù)進行編碼。2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼-ADPCMDPCM技術(shù)存在的問題如果某一個像素的編碼出錯，可能導(dǎo)致后面的像素在預(yù)測時產(chǎn)生更大的誤差解決方法：ADPCM（自適應(yīng)差分脈沖編碼）根據(jù)圖像區(qū)域的分布特點自動調(diào)節(jié)預(yù)測器的預(yù)測系數(shù)（自適應(yīng)預(yù)測）和量化器的量化參數(shù)（自適應(yīng)量化）2.2數(shù)據(jù)壓縮的常用編碼方法預(yù)測編碼-幀間預(yù)測編碼原理：利用視頻圖像各幀之間的時間相關(guān)性（相鄰