【正文】 標：在世界范圍的數(shù)字電話通道上實現(xiàn)視頻和音頻的傳輸。主要用于視頻電話和電視會議。這樣在不損害視覺效果的情況下，大大提高了效率。這在網(wǎng)絡(luò)傳輸中有著重大的意義。 對圖像進行無損編碼的經(jīng)典方法 —— 預(yù)測法已經(jīng)發(fā)展成熟，并且作為一個標準寫入了 JPEG 2023 中。JPEG 2023對于以往的 JPEG標準有一個很大的飛躍。 DC系數(shù)與 AC系數(shù)分別進行編碼。 （ 5）對掃描后的數(shù)列進行編碼：矩陣（ 0， 0）位置上的系數(shù)稱為 DC系數(shù)，矩陣中其他 63個系數(shù)稱為 AC系數(shù)。量化的過程：試圖確定什么信息可以安全地消去，而沒有任何明顯的視覺保真度損失。 85 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺類媒體壓縮 3. 3 JPEG—— 混合壓縮 壓縮過程： （ 1） 分塊：按序分塊，將 圖像分成 8 * 8 的子塊。 JPEG已經(jīng)作為ISO標準公布。其發(fā)布的標準稱為 JPEG標準?？梢杂幂^少的位數(shù)表示圖像的顏色。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺類媒體壓縮 3. 1 概述 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺類媒體壓縮 3. 2 有損編碼方法 截斷：最簡單的壓縮方法是通過減少每個象素的位數(shù)來減少數(shù)據(jù)。對于層次 2為每通道 128Kbps，層次 1為 192Kbps。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 2. 音頻的壓縮 2. 2 電話質(zhì)量的壓縮標準 質(zhì)量 采樣頻率 kHz 樣本精度 b 聲道 數(shù)據(jù)率（未壓縮） kbps 電話 8 8 單聲道 64 AM 11． 025 8 單聲道 88 FM 22． 05 16 立體聲 CD 16 立體聲 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 2. 音頻的壓縮 2. 3 調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標準 標準 速率（ Kbps） 算法 應(yīng)用 G． 711 64 PCM 公共網(wǎng) G． 721 32 ADPCM 公共網(wǎng) G． 722 64 SB－ADPCM ISDN，廣播 MPEG 32－ 448 MPEG 多媒體 系統(tǒng) 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 2. 音頻的壓縮 2. 4 MPEG音頻編碼方法 MPEG音頻壓縮標準為許多音頻數(shù)據(jù)定義了許多算法，都采用了子帶壓縮并充分利用人聽覺的特點。 在信道上傳送時，將每個子帶的代碼復(fù)合起來。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 2. 音頻的壓縮 2. 1 音頻的壓縮編碼方法 2. 1. 2 波形編譯碼 頻域法：子帶編碼。 如果樣本的預(yù)測值與樣本的實際值比較接近，它們之間的差值幅度的變化就比原始話音樣本幅度值的變化小，因此量化這種差值信號時就可以用比較少的位數(shù)來表示差值。 μ律 —— 對數(shù) PCM。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 2. 音頻的壓縮 2. 1 音頻的壓縮編碼方法 2. 1. 2 波形編譯碼 PCM 非均勻量化：對輸入信號進行量化時，出現(xiàn)頻率小的信號（通常是一些極大的信號）采用大的量化間隔，出現(xiàn)概率高的信號的區(qū)域，采用小的量化間隔。 用這種方法量化輸入信號時，無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。但如果數(shù)據(jù)率達不到這個要求，音質(zhì)就會下降很快。 變換編碼系統(tǒng)中壓縮數(shù)據(jù)的三個主要步驟： 變換 變換域采樣 量化 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 5 變換編碼 通過對數(shù)據(jù)源的分析，將其分解成一系列更適合表示的“基元”，或從中提取出若干具有更本質(zhì)意義的參數(shù)，編碼僅對這些基本單元或特征參數(shù)進行。 預(yù)測參數(shù)的最佳化依賴于信源的統(tǒng)計特性，要得到最佳預(yù)測參數(shù)是一件繁瑣的工作，而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好性能。這樣，再同等精度要求的條件下，可以用較少的位數(shù)進行編碼，達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。 解碼器在相應(yīng)的時刻并不知道此信息，但可以根據(jù)接下來的 的信息進行相應(yīng)的 LZW樹構(gòu)造。 LZW樹開始時由根節(jié)點和所有的單字符量構(gòu)成。將活節(jié)點進行前綴編碼，不考慮它們的概率特性（假設(shè)概率相等）。 LZ78SE：將 LZ78E和 LZ78S結(jié)合。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 3 通用無損信源編碼 LZ78E編碼 LZ78E：一個節(jié)點不會被第三次指定為“父節(jié)點”。這樣就可以壓縮掉一位。解碼器建立樹的信息被包含在連續(xù)的段中。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 3 通用無損信源編碼 LZ78編碼 00010110000010100100100010011 LZ78劃分結(jié)果： 0， 00， 1， 01， 10， 000， 010， 編碼的過程中可以構(gòu)造出一顆 LZ78樹（即詞典），編碼器，輸出節(jié)點的序號和“向左”或“向右”的信息。在編碼器和解碼器端都遵守事先約定的構(gòu)建方法。但是，在壓縮后的數(shù)據(jù)流中，并不需要保存這張詞典。 LZSS算法以比較有效的方法解決兩個冗余。 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表示匹配字符的長度， Characters是前向緩沖存儲器中的不匹配的第 1個字符。 6. 指針 (pointer)：指向窗口中的匹配串且含長度的指針。 2. 2. 字符 (character)：輸入數(shù)據(jù)流中的基本單元。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 3 通用無損信源編碼 LZ編碼： LZ編碼是一種被廣泛使用的自適應(yīng)的編碼方法，它有許多變體。 （ 3）算術(shù)編碼是一種對錯誤和敏感的編碼方法，如果有一位發(fā)生錯誤就會導(dǎo)致整個消息譯碼錯誤。 初始條件： 考慮一個有 M個符號的字符表集 {a1, …… ， am}，假設(shè)概率 p(ai)＝ Pi 。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 位置差異 垂直碼 3 0000010 2 000010 1 010 0 1 － 1 011 － 2 000011 － 3 0000011 算術(shù)編碼 算術(shù)編碼在圖像的壓縮中被廣泛的使用。否則，使用垂直碼編碼。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 4類傳真標準 CCITT Group 3 2D 編碼過程： b2不是嚴格的位于 a1左邊，則進入第二步。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 位置差異 垂直碼 3 0000010 2 000010 1 010 0 1 － 1 011 － 2 000011 － 3 0000011 4類傳真標準 CCITT Group 3 2D 二維編碼：一種循環(huán)算法，依靠 a0, a1,a2,b1,b2 五個參數(shù)的更新來循環(huán)。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 4類傳真標準 CCITT Group 3 2D 編碼方法：每個 K組的第一條線采用 Group3 1D方式編碼，以作為這組 K條線中其余線的掃描線。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 白色游程 碼字 黑色游程 碼字 0 00110101 0 0000110111 1 000111 1 010 2 0111 2 11 3 1000 3 10 …… 63 00110100 63 …… EOL 000000000001 終止碼 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 白色游程 碼字 黑色游程 碼字 64 11011 64 …… 128 10010 128 …… 192 010111 192 …… 256 0110111 256 …… …… …… 1728 010011011 1728 …… 編排碼 3類傳真標準 CCITT Group 3 1D 例如， 1347（ 1344+3）個白像素的游程編碼用以下兩種代碼進行編碼： 1344（ 64 21）個白像素的編排碼 —— 011011010 3個白像素的終止碼 —— 1000 那么， 1347個白像素的壓縮位流是 0110110101000 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 4類傳真標準 CCITT Group 3 2D 將掃描線每 K條放在一起進行處理。 假設(shè)每行的第一個行程是白色的（如果不是，則發(fā)出一個長度為 0的白色游程碼），每行的結(jié)尾發(fā)出一個 EOL信號碼。計算機也無法去發(fā)現(xiàn)錯誤糾正錯誤。 Huffman編碼的過程：構(gòu)造一棵編碼樹。如果我們用 lj 表示信源符號 aj的二進制編碼長度，根據(jù)它的統(tǒng)計信息，平均編碼長度： ???MjjjlPl1 1. 3. 1 基本概念 結(jié)論： 對二進制編碼方式（ 即碼符號的取值只有 0 ， 1 兩種情況） 平均編碼長度滿足 碼字的平均長度不能小于信源熵。 1. 3. 1 基本概念 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 1. 數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法 1. 3 常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 非前綴碼一定是唯一可譯碼。其中， Pi 表示第 i個事件的概率。 另外，很多成分相對于人的感覺來說重要性不一樣。 空間冗余：例如，相鄰象素 (水平和垂直方向 )有同樣的值。否則會丟失信息。無損沒有信息的損失，所以質(zhì)量不是衡量的標準。 ?質(zhì)量：無損和有損。 ?壓縮和解壓縮的速度：實時的采集系統(tǒng)中，壓縮速度很重要。冗余，數(shù)據(jù)量和信息量不成正比。如黑白圖像若每個象素點用 8位表示； 結(jié)構(gòu)冗余：對稱的結(jié)構(gòu)如果都加以記錄的話就出現(xiàn)結(jié)構(gòu)冗余。 某個事件的信息量，用 Ii ＝ － log 2 Pi 表示。非前綴碼一定是唯一可譯碼 例： 編碼方法 A：具有唯一可譯碼性 編碼方法 C：非前綴碼 編碼方法 D：具有可唯一譯碼性，但不符合非前綴碼的條件。 多個編碼的比較標準： 平均編碼長度 低。 考慮的問題：字符的值重復(fù)次數(shù)，二者之間是否使用分隔符，重復(fù)的次數(shù)如何編碼（使用變長碼還是定長碼）等 1. 3. 2 統(tǒng)計編碼 第 三 章 多媒體數(shù)