【正文】 2：1到5：1之間。如Huffman編碼、算術(shù)編碼、行程長度編碼等。教 學(xué) 內(nèi) 容批注不可逆編碼(有失真編碼) 還原圖像與原始圖像存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百倍來調(diào)節(jié)。常用的有變換編碼和預(yù)測編碼。根據(jù)壓縮的原理可以有以下分類： 預(yù)測編碼 利用空間中相鄰數(shù)據(jù)的相關(guān)性來預(yù)測未來點(diǎn)的數(shù)據(jù)。差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。 變換編碼 將圖像時域信號變換到頻域空間上處理。時域空間有強(qiáng)相關(guān)的信號， 反映在頻域上是某些特定的區(qū)域內(nèi)能量常被集中在一起， 從而實現(xiàn)壓縮. 正交變換如離散余弦變換， 離散付立葉變換和WalshHadamard變換. 量化與向量量化編碼 為了使整體量化失真最小， 就必須依照統(tǒng)計的概率分布設(shè)計最優(yōu)的量化器。已知最優(yōu)量化器是Max量化器。對象元點(diǎn)進(jìn)行量化時， 也可以考慮一次量化多個點(diǎn)的向量量化。 信息熵編碼 根據(jù)信息熵原理，讓出現(xiàn)概率大的用短的碼字表達(dá)，反之用長的碼字表示。最常見的方法如Huffman編碼、Shannon編碼以及算術(shù)編碼。 子帶編碼 將圖像數(shù)據(jù)變換到頻域后，按頻域分帶，然后用不同的量化器進(jìn)行量化，從而達(dá)到最優(yōu)的組合。或者分步漸近編碼，隨著解碼數(shù)據(jù)的增加，圖像逐漸清晰。 模型編碼 編碼時首先將圖像中邊界、輪廓、紋理等結(jié)構(gòu)特征找出來，保存這些參數(shù)信息。解碼時根據(jù)結(jié)構(gòu)和參數(shù)信息進(jìn)行合成，恢復(fù)出原圖像。具體方法有輪廓編碼、域分割編碼、分析合成編碼、識別合成編碼、基于知識的編碼、分形編碼等。 信息熵編碼又稱為統(tǒng)計編碼，它是根據(jù)信源符號出現(xiàn)概率的分布特性而進(jìn)行的壓縮編碼?；舅枷耄?在信源符號和碼字之間建立明確的一一對應(yīng)關(guān)系，以便在恢復(fù)時能準(zhǔn)確地再現(xiàn)原信號，同時要使平均碼長或碼率盡量小。如Huffman編碼、算術(shù)編碼。教 學(xué) 內(nèi) 容批注1. Huffman編碼定理 在變長編碼中，對出現(xiàn)概率大的信源符號賦于短碼字，而對于出現(xiàn)概率小的信源符號賦于長碼字。如果碼字長度嚴(yán)格按照所對應(yīng)符號出現(xiàn)概率大小逆序排列，則編碼結(jié)果平均碼字長度一定小于任何其他排列方式。Huffman定理是Huffman編碼的理論基礎(chǔ) 實現(xiàn)步驟 (1) 將信源符號按概率遞減順序排列；(2) 把二個最小概率相加作為新符號的概率， 并按(1) 重排；(3) 重復(fù)(1)、(2)， 直到概率為1；(4) 在每次合并信源時， 將合并的信源分別賦“0”和“1”(如概率大的賦“0”，概率小的賦“1”)；(5) 尋找從每一信源符號到概率為1處的路徑，記錄下路徑上的“1”和“0”；(6)寫出每一符號的“1”、“0”序列(從樹根到信源符號節(jié)點(diǎn))。n 上述編碼的平均碼字長度： R=∑Piβi=1+3+3+4+4+4+5+5 =教 學(xué) 內(nèi) 容批注20世紀(jì)60年代初，Elias提出了算術(shù)編碼概念。1976年， Rissanen和Pasco首次介紹了它的實用技術(shù)。其基本原理是將編碼的信息表示成實數(shù)0和1之間的一個間隔(Interval)，信息越長，編碼表示它的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進(jìn)制位就越多算術(shù)編碼舉例采用固定模式符號概率分配如下：字符： a e i o u概率： 范圍：［0，) ［，) ［，) ［，) ［，)編碼數(shù)據(jù)串為eai。令high間隔的高端， low為低端，range為間隔的長度， rangelow為編碼字符分配的間隔低端， rangehigh為編碼字符分配的間隔高端n 初始high=1，low=0， range=highlow， 一個字符編碼后新的low和high按下式計算： low=low+rangerangelow； high=low+rangerangehigh。(1) 在第一個字符e被編碼時， e的rangelow=， rangehigh=， 因此： 教 學(xué) 內(nèi) 容批注 low=0+1= high=0+1= range=highlow== 此時分配給e的范圍為［， )(2) 第二個字符a編碼時使用新生成范圍[，)， a的rangelow=0， rangehigh=， 因此： low=+0= high=+= range= 范圍變成[， )(3) 對下一個字符i編號， i的rangelow=，rangehigh=，range=， 則： low=+= high=+=結(jié)果：用[， )表示數(shù)據(jù)串eai，如果解碼器知道最后范圍是[， )，它馬上可解得一個字符為e， 然后依次得到惟一解a、i， 最終得到eai。 算術(shù)編碼的特點(diǎn)不必預(yù)先定義概率模型，自適應(yīng)模式具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)；信源符號概率接近時，建議使用算術(shù)編碼，這種情況下其效率高于Huffman編碼(約5%)。JPEG擴(kuò)展系統(tǒng)采用 靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG JPEG標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容 ISO/IEC 10918號標(biāo)準(zhǔn)“多灰度連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像壓縮編碼”即JPEG標(biāo)準(zhǔn)， 選定ADCT作為靜態(tài)圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)化算法。該標(biāo)準(zhǔn)為保證通用性，包含以下兩種方式：n 空間方式 可逆編碼教 學(xué) 內(nèi) 容批注空間方式對于基本系統(tǒng)和擴(kuò)展系統(tǒng)來說，被稱為獨(dú)立功能。DCT方式 非可逆編碼， 包含基本系統(tǒng)(必須保證的功能)和擴(kuò)展系統(tǒng)(擴(kuò)充功能)基本系統(tǒng)是實現(xiàn)DCT編碼與解碼所需的最小功能集， 大多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)只要用此標(biāo)準(zhǔn)， 就能基本上滿足要求。擴(kuò)展系統(tǒng)是為了滿足更為廣闊領(lǐng)域的應(yīng)用要求而設(shè)置的。 JPEG靜態(tài)圖像壓縮算法 1. 基于DPCM的無失真編碼 n 基于DPCM的無失真編碼優(yōu)點(diǎn)是硬件易實現(xiàn)，重建圖像質(zhì)量好。n 缺點(diǎn)是壓縮比太低， 大約為2：1。 n 工作原理是對X的預(yù)測值X’，將XX’進(jìn)行無失真熵編碼。對X’的求法見圖給出的預(yù)測方式。 2. 基于DCT的有失真壓縮編碼 離散余弦變換量化處理DC系數(shù)的編碼和AC系數(shù)的行程編碼 熵編碼3. 基于DCT的累進(jìn)操作方式編碼 n 順序方式： 每個圖像分量的編碼一次掃描完成的； 累進(jìn)方式： 圖像分量編碼要經(jīng)過多次掃描才完成。n 累進(jìn)方式 教 學(xué) 內(nèi) 容批注 第一次掃描只進(jìn)行一次粗糙圖像的掃描壓縮， 以相對于總的傳輸時間快得多的時間傳輸粗糙圖像， 并重建一幀質(zhì)量較低的可識別圖像； 在隨后的掃描中再對圖像作較細(xì)的壓縮， 這時只傳遞增加的信息，可重建一幅質(zhì)量提高一些的圖像。這樣不斷累進(jìn)， 直到滿意的圖像為止。n 需在量化器的輸出與熵編碼的輸入之間，增加一個足以存儲量化后DCT系數(shù)的緩沖區(qū)，對緩沖區(qū)中存儲的DCT系數(shù)多次掃描， 分批編碼。n 有以下兩種累進(jìn)方式：n 頻譜選擇法 掃描中只對64個DCT變換系數(shù)中某些頻帶的系數(shù)進(jìn)行編碼、傳送， 隨后對其他頻帶編碼、傳送， 直到全部系數(shù)傳送完畢為止。n 按位逼近法 沿著DCT量化系數(shù)有效位(表示系數(shù)精度的位數(shù))方向分段累進(jìn)編碼。如第一次掃描只取最高有效位的n位編碼、傳送， 然后對其余位進(jìn)行編碼、傳送。 JPEG2000簡介n 基于Internet網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用， 給圖像編碼提出了新的要求. 2000年12月公布的新的JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)(ISO 15444)， 其目標(biāo)是在高壓縮率的情況下， 如何保證圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量。n JPEG中采用DCT變換考察整個時域過程的頻域特征或整個頻域過程的時域特征。JPEG2000采用以小波變換為主的多分辨率編碼方式。 n JPEG2000統(tǒng)一了面向靜態(tài)圖像和二值圖像的編碼方式， 是既支持低比率壓縮又支持高比率壓縮的通用編碼方式。 n 該算法主要特點(diǎn)如下：(1)高壓縮率。與JPEG相比，可修復(fù)約30％的速率失真特性。JPEG和JPEG2000在壓縮率相同時， JPEG2000的信噪比將提高30％左右；(2)無損壓縮。預(yù)測編碼作為對圖像進(jìn)行無損編碼的成熟方法被集成在JPEG2000中；(3)漸進(jìn)傳輸。JPEG2000可實現(xiàn)以空間清晰度和信噪比為首的各種可調(diào)節(jié)性，從而實現(xiàn)漸進(jìn)傳輸，即具有“漸現(xiàn)”特性.(4)感興趣區(qū)域壓縮。JPEG2000 支持所謂的“感興趣區(qū)域”。 教 學(xué) 內(nèi) 容批注 MPEG標(biāo)準(zhǔn)簡介n MPEG標(biāo)準(zhǔn)是面向運(yùn)動圖像壓縮的一個系列標(biāo)準(zhǔn)。n 最初MPEG專家組的工作項目是3個， 10Mbps，40Mbps傳輸速率下對圖像編碼， 分別命名為MPEG1，MPEG2， MPEG3。MPEG3后被取消.n 為了滿足不同的應(yīng)用要求， MPEG又將陸續(xù)增加其他一些標(biāo)準(zhǔn)MPEG4，MPEG7，MPEG21。 n MPEG算法編碼過程和解碼過程是一種非鏡象對稱算法(不對稱)， 解碼過程要比編碼過程相對簡單些。n MPEG1和MPEG2只規(guī)定了解碼的方案， 重點(diǎn)將解碼算法標(biāo)準(zhǔn)化。因而用硬件實現(xiàn)MPEG算法時， 人們首先實現(xiàn)MPEG的解碼器，如CCube公司CL450解碼器系列。n 最近幾年，隨著MPC性能的提高，軟件解壓功能也逐漸得到支持。n n “64kbps視聲服務(wù)用視象編碼方式”， 又稱為P64kbps視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。n P取值范圍為130。P=1或2時，僅能支持QCIF(176144)分辨率格式， 每秒幀數(shù)較低的可視電話；當(dāng)P≥6時，則可支持圖像分辨率格式為CIF(352288)的電視會議。 P64kbps視頻壓縮編碼算法n P64kbps壓縮算法采用基于DCT的變換編碼和帶有運(yùn)動預(yù)測的DPCM預(yù)測編碼的混合方法。n P64kbps標(biāo)準(zhǔn)的壓縮算法與MPEG1標(biāo)準(zhǔn)有許多共同之處， 只是傳輸速率P64kbps覆蓋較寬的信道頻帶， 而MPEG1是基于較窄的頻帶上傳輸。 教 學(xué) 內(nèi) 容批注第3章 多媒體計算機(jī)系統(tǒng)組成 多媒體信息存儲的特點(diǎn)n 多媒體信息存在和表現(xiàn)的形式n 正文 包括文字和數(shù)據(jù)n 向量圖形 圖元組成的圖形n 位圖圖像n 數(shù)字化聲音和高保真音響n 數(shù)字化視頻 光盤存儲原理n 光存儲技術(shù)n 光存儲技術(shù)的產(chǎn)品化形式是由光盤驅(qū)動器和光盤片組成的光盤驅(qū)動系統(tǒng)。n 驅(qū)動器讀寫頭是用半導(dǎo)體激光器和光路系統(tǒng)組成的光頭，記錄介質(zhì)采用磁光材料。 n 光存儲技術(shù)原理 改變一個存儲單元的性質(zhì)，使其性質(zhì)的變化反映出被存儲的數(shù)據(jù)； 識別這種性質(zhì)的變化，就可以讀出存儲數(shù)據(jù)。n 光存儲單元的性質(zhì)，例如反射率、反射光極化方向等均可以改變，它們對應(yīng)著存儲二進(jìn)制數(shù)據(jù)0(不變)、1(改變)，光電檢測器能夠通過檢測出光強(qiáng)和光極性的變化來識別信息。n 高能量激光束可以聚焦成約1微米的光斑，因此光存儲技術(shù)比其他存儲技術(shù)有更高的容量。 光盤系統(tǒng)的特點(diǎn)n 與硬盤相比，具有可拆卸性； 容量相當(dāng)； 驅(qū)動器較貴，但盤片便宜； 讀寫速度慢。n 與磁帶相比，具有容量大、隨機(jī)存取性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。n 激光頭與介質(zhì)無接觸，不受環(huán)境影響而退磁，信息保存時間長，可達(dá)30年以上。 教 學(xué) 內(nèi) 容批注光盤系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)n 容量 光盤盤片的容量平均存取時間 在光盤上找到需要讀寫信息的位置所需時間數(shù)據(jù)傳輸率 接口標(biāo)準(zhǔn)及格式規(guī)范等光盤的分類 n CDROM只讀光盤 n WORM一次寫多次讀光盤 n Rewritable可重寫光盤 只讀光盤讀原理 n 只讀光盤上的信息是沿著盤面螺旋形狀的信息軌道以凹坑和凸區(qū)的形式記錄的。n 它既可以記錄模