數(shù)字媒體壓縮技術(shù)-wenkub
2023-03-27 04:34:58 本頁(yè)面
【正文】 ＝ 0 ? 由上可得熵的范圍為： 0≤ H(X) ≤ )(log 12 xPN2log數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 (續(xù) ) ? 在編碼中用熵值來(lái)衡量是否為最佳編碼。 信息量 = 數(shù)據(jù)量 冗余量 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 ? 信息熵就是將信源所有可能事件的信息量的平均。 ? 熵是信息量的度量方法，它表示某一事件出現(xiàn)的消息越多，事件發(fā)生的可能性就越小，數(shù)學(xué)上就是概率越小。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 無(wú)記憶信源 【 無(wú)記憶信源 】 （ 1）存在一個(gè)或多個(gè)基本符號(hào)集；（ 2）將多個(gè)基本符號(hào)集做笛卡兒積，形成一定長(zhǎng)度的聯(lián)合概率空間；（ 3）運(yùn)用外力的功（電動(dòng)勢(shì)）將單個(gè)符號(hào)或一定長(zhǎng)度的符號(hào)序列從隨機(jī)事件轉(zhuǎn)化成必然事件，或者說(shuō)，將一個(gè)隨機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一個(gè)必然系統(tǒng)；并且 回退到原始空間中來(lái)，該原始空間的概率分布不因?yàn)槭录陌l(fā)生而改變 。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 按數(shù)據(jù)壓縮編碼的原理和方法進(jìn)行劃分： ? 統(tǒng)計(jì)編碼 ：主要針對(duì) 無(wú)記憶信源 ，根據(jù)信息碼字出現(xiàn)概率的分布特征而進(jìn)行壓縮編碼，尋找概率與碼字長(zhǎng)度間的最優(yōu)匹配。常用的無(wú)損壓縮算法有霍夫曼 (Huffman)算法和 LZW算法 。 （ 4）了解各種數(shù)字媒體數(shù)據(jù)壓縮的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字媒體基礎(chǔ) 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 數(shù)字媒體壓縮技術(shù) 教學(xué)目標(biāo)： （ 1）了解數(shù)字媒體數(shù)據(jù)壓縮的原因。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 1 數(shù)據(jù)壓縮及分類 2 通用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 3 數(shù)字媒體壓縮標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 壓縮的可能性與信息冗余 經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后的圖形、圖像、視頻和音頻等媒體信息的數(shù)據(jù)量非常大，如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就無(wú)法對(duì)它進(jìn)行存儲(chǔ)、交換和傳輸。也稱為可逆編碼。 ? 預(yù)測(cè)編碼 ：是利用空間中相鄰數(shù)據(jù)的相關(guān)性來(lái)進(jìn)行壓縮數(shù)據(jù)的。 【 有記憶信源 】 （ 1）存在一個(gè)或多個(gè)基本符號(hào)集；（ 2）將多個(gè)基本符號(hào)集做笛卡兒積，形成一定長(zhǎng)度的聯(lián)合概率空間；（ 3）運(yùn)用外力的功（電動(dòng)勢(shì)）將單個(gè)符號(hào)或一定長(zhǎng)度的符號(hào)序列從隨機(jī)事件轉(zhuǎn)化成必然事件，或者說(shuō)，將一個(gè)隨機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一個(gè)必然系統(tǒng)； 不能回退到原始空間中來(lái)，即原始空間的概率分布因?yàn)槭录陌l(fā)生而改變 。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息與信息量 ? 信息量是指信源中某種事件的信息度量或含量。 ? 設(shè)從 N個(gè)數(shù)中選定任一個(gè)數(shù) xj的概率為 p(xj)，假定選定任意一個(gè)數(shù)的概率都相等，即 p(xj) ＝ 1/N，則 I(xj)＝ log2N＝ log2 1/N ＝ log2p(xj)=I[p(xj)] 上式中， p(xj)是信源 X發(fā)出 xj的概率。若以Lc表示編碼器輸出碼字的平均碼長(zhǎng)，其計(jì)算公式為： Lc＝ （ j=1,2,… ,n） 其中： P(xj ) 是信源 X發(fā)出 xj 的概率， L(xj)為xj的編碼長(zhǎng)。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 霍夫曼編碼 ? 霍夫曼編碼（ Huffman）是運(yùn)用信息熵原理的一種無(wú)損編碼方法，這種編碼方法根據(jù)源數(shù)據(jù)各信號(hào)發(fā)生的概率進(jìn)行編碼。 3. 重復(fù)第 2步，直到形成一個(gè)符號(hào)為止（樹），其概率和等于 1。 ? 對(duì)不同信號(hào)源的編碼效率不同。 ? 行程編碼的原理是在給定的圖像數(shù)據(jù)中尋找連續(xù)重復(fù)的數(shù)值，然后用兩個(gè)字符取代這些連續(xù)值。 1 1 1 1 8 8 8 ?? 8 8 8 1 1 1 1 00000000000000 4 個(gè) 1 60 個(gè) 8 4 個(gè) 1 1 4 個(gè) 0 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 行程編碼分類： ? 定長(zhǎng)編碼 – 定長(zhǎng)編碼是指編碼的行程長(zhǎng)度所用的二進(jìn)制位數(shù)固定 ? 不定長(zhǎng)編碼 – 變長(zhǎng)行程編碼是指對(duì)不同范圍的行程長(zhǎng)度使用不同位數(shù)的二進(jìn)制位數(shù)進(jìn)行編碼。字符串與代號(hào)的對(duì)應(yīng)表就是詞典。 輸入數(shù)據(jù) A A B B C C D D X X 輸出數(shù)據(jù) A B C M M P ..... ..…………... . ..... .... 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 詞典編碼的種類： ? 第二種算法的思想是從輸入的數(shù)據(jù)中創(chuàng)建一個(gè) “ 短語(yǔ)詞典 ” ，這類短語(yǔ)不一定有具體的含義，可以是任意字符的組合。 ? LZ77 算法在某種意義上又可以稱為 “ 滑動(dòng)窗口壓縮 ” ，該算法將一個(gè)虛擬的、可以跟隨壓縮進(jìn)程滑動(dòng)的窗口作為詞典，要壓縮的字符串如果在該窗口中出現(xiàn)，則輸出其出現(xiàn)位置和長(zhǎng)度。 4. 前向緩沖存儲(chǔ)器 (Lookahead buffer)：存放從編碼位置到輸入數(shù)據(jù)流結(jié)束的字符序列的存儲(chǔ)器。 （ 2）找窗口中最長(zhǎng)的匹配串 （ 3）以 “ (Pointer, Length) Characters”的格式輸出，其中 Pointer是指向窗口中匹配串的指針，Length表示匹配字符的長(zhǎng)度， Characters是前向緩沖存儲(chǔ)器中的不匹配的第 1個(gè)符。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) LZW算法中的術(shù)語(yǔ)和符號(hào) (Prefix)： 在一個(gè)字符之前的字符序列。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 脈沖編碼調(diào)制 ? 脈沖編碼調(diào)制 (PCM)就是將模擬調(diào)制信號(hào)的采樣值變換為脈沖碼組。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) PCM系統(tǒng)原理圖 模擬信號(hào) 濾波 采樣 量 化 編 碼
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