【正文】 15 16 17 18 I幀和 P幀間有兩個(gè) B幀 每十五幀有一幅 I幀圖像（ ）76運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)n 討論預(yù)測(cè)器計(jì)算表達(dá)式， 設(shè)前一參照幀為 I0， 后一參照幀為 I2， 當(dāng)前幀為 I1的示意圖。但因此可能引起預(yù)測(cè)誤差。n MPEG標(biāo)準(zhǔn)所用的編碼模型與 JPEG的編碼模型類似，分為 5個(gè)階段：u 幀間編碼和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變換編碼、量化、直流分量 DC及交流分量 AC的編碼和熵編碼。n 主要用途：在數(shù)字圖書館、多媒體目錄服務(wù)、圖像分析、音樂詞典、教育、多媒體編輯、多媒體業(yè)務(wù)引導(dǎo)等多個(gè)領(lǐng)域。注重多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性，以最少量的數(shù)據(jù)、極低的音頻 /視頻壓縮碼率來顯示建立精確的畫面，達(dá)到具有高效編碼、高效存儲(chǔ)與傳播以及可交互操作的特性。u 第三部分：音頻。n MPEG—2 標(biāo)準(zhǔn)是 HDTV、 DVD以及新型數(shù)字式交互有線網(wǎng)所采用的數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。采用MPEG—1 算法可以把位速率降到 Mbps。n MPEG—1 電視圖像的壓縮算法采用兩種基本壓縮技術(shù)：u ① 為減少時(shí)間冗余度，采用 1616 個(gè)像素組成的圖像塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。u ③ 集中u 測(cè)試和評(píng)價(jià)，并綜合出一個(gè)最佳方案。61JPEG 壓縮編碼的擴(kuò)展系統(tǒng)n 3. 無損壓縮預(yù)測(cè)編碼運(yùn)行方式源圖像數(shù)據(jù)表說明預(yù)測(cè)器 熵編碼器壓縮后圖像數(shù)據(jù)62無損壓縮預(yù)測(cè)編碼 運(yùn)行方式 DPCM編碼簡(jiǎn)單，易于用硬件實(shí)現(xiàn)。u 若最后一個(gè) “ 零游程 /非零值 ” 中只有零游程（ ZRL），則直接傳塊結(jié)束碼字 “EOB” 結(jié)束本塊。 ZZ（ 0）＝ C（ 0， 0）， ZZ（ 1）＝ C（ 0， l）， ZZ（ 2）＝ C（ l， 0）， … ， ZZ（ 63）＝ C（ 7， 7）。它只是把信號(hào)映射到另一個(gè)域上，使信號(hào)在變換域里容易進(jìn)行壓縮，變換后的樣值更加獨(dú)立和有序533. 量化u 量化是一種不可逆的、有失真的過程，在基于 DCT的編碼器中，量化是引起信息丟失的主要原因。u 塊準(zhǔn)備必須劃分出 4800個(gè)（ 640480247。 511. 數(shù)據(jù)塊準(zhǔn)備u 塊準(zhǔn)備將一幀（幅）圖像分成 88 的數(shù)據(jù)塊。n JPEG開發(fā)的壓縮編碼算法有三種工作方式：u 1．基本系統(tǒng)（單次掃描）。用來在低分辨率到高分辨率的較寬范圍內(nèi)支持較高的圖像分辨率和量化精度。傳輸信道輸入預(yù)測(cè)器量化器 編碼器解碼器預(yù)測(cè)器XnenXn″e(cuò)n′輸出Xn′Xn′en′Xn″預(yù)測(cè)編碼技術(shù)43預(yù)測(cè)編碼技術(shù)u 設(shè) xn為 tn時(shí)刻的亮度取樣值，預(yù)測(cè)器根據(jù) tn時(shí)刻之前的樣本值 x1， x2… ， xn1對(duì) xn作預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)值 xn′ ， xn 與 xn′ 之間的誤差為： en＝ xn－ xn′u 接收端恢復(fù)的輸出信號(hào)為 xn″ 是 xn的近似值，兩者的誤差是：△ xn＝ xn－ xn″ ＝ xn′ 十 en－（ xn′ 十 en′ ）＝ en－ en′ 　 　 　44預(yù)測(cè)編碼技術(shù)n 在預(yù)測(cè)編碼中，量化器的量化對(duì)像是預(yù)測(cè)誤差 en－ en′ 分布在零值附近，正負(fù)兩邊的分布一般是對(duì)稱的，圖 33 預(yù)測(cè)誤差分布特性示意圖。n 量化級(jí)通常用二進(jìn)制的位數(shù) n表示 , 例如 ,對(duì)于 8 位 (bit) 量化 ,相應(yīng)的十進(jìn)制量化等級(jí) M為 :M=28=256.n 量化的過程是把取樣后信號(hào)的電平歸并到有限個(gè)電平等級(jí)上 ,并以一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)來表示。 變長(zhǎng)碼 根據(jù)出現(xiàn)概率高低決定碼字長(zhǎng)度216。 量化 用整數(shù)碼代替采樣值，真實(shí)值和量化值間的誤差是分辨率和噪聲的混合216。n 圖像預(yù)處理技術(shù)：n 二次抽樣 人的視覺對(duì)圖像亮度分量的敏感程度高于色差分量。在初始字符串表的 LZW_CLEAR和 LZW_EOI分別為字符表初始化標(biāo)志和編碼結(jié)束標(biāo)志。n 它采用了一種先進(jìn)的串表壓縮，將每個(gè)第一次出現(xiàn)的串放在一個(gè)串表中，用一個(gè)數(shù)字來表示串，壓縮文件只存貯數(shù)字，則不存貯串，從而使圖象文件的壓縮效率得到較大的提高。大的用短碼，反之用長(zhǎng)碼。找出各字母出現(xiàn)的概率，最后確定量統(tǒng)計(jì)。 ”表示表示 ,T用用 “—” 表示）表示）(2) 不常用的字母用長(zhǎng)碼表示不常用的字母用長(zhǎng)碼表示 (如如 Z用用 “26第第 4章章 數(shù)字音頻、視頻信號(hào)的壓縮數(shù)字音頻、視頻信號(hào)的壓縮 4．． 1壓縮編碼基礎(chǔ)壓縮編碼基礎(chǔ) 4．． 1．． 1 莫爾斯碼莫爾斯碼 電報(bào)碼電報(bào)碼 :是采用是采用 “Huffman編碼的平均碼字長(zhǎng)度可以用下列公式求出： 這里的 ni ，為第 i個(gè)消息事件的碼字長(zhǎng)度， P(Si)為第 i個(gè)消息出現(xiàn)的概率。21哈夫曼編碼技術(shù)u 3. 把兩個(gè)最小概率相加作為新事件的概率，即求出 P(Sm1) ， P(Sm)之和 P(Si): P(Si) = P(Sm1) 十 P(Sm)設(shè) P(Si)是對(duì)應(yīng)于一個(gè)新的消息的概率。19哈夫曼編碼技術(shù)n 哈夫曼編碼屬于一種變字長(zhǎng)碼，把信息源事件按概率大小順序排列，對(duì)出現(xiàn)概率大的信息源事件賦予短碼字，而對(duì)于概率小的信息源事件賦予長(zhǎng)碼，只要碼字長(zhǎng)度按照信息出現(xiàn)的概率大小逆順序排列，可通過數(shù)學(xué)證明這一結(jié)論：平均碼字長(zhǎng)度一定小于其它任何事件順序的排列方式。對(duì)復(fù)雜的圖像不適宜用 RLE進(jìn)行編碼。14n 常用的圖像和視頻壓縮方法如圖 31所示：圖像和視頻壓縮方法哈夫曼編碼行程編碼算術(shù)編碼LZW 編碼DCT編碼小波變換子帶編碼無失真壓縮 有失真壓縮預(yù)測(cè)編碼 變換編碼 模型編碼運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼分形編碼JPEGMPEGH. 261數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 的分類15行程（游程）RLE 編碼技術(shù)n 行程編碼主要思路是用編碼器不斷比較信息源符號(hào)相鄰元素值的變化幅度，一旦發(fā)現(xiàn)有明顯的變化，就開始一個(gè)行程。12數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 的分類n 根據(jù)多媒體數(shù)據(jù)冗余類型的不同，解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致、質(zhì)量有無損失來進(jìn)行分類，壓縮方法可被分為有失真編碼和無失真編碼兩大類。u 4. 知識(shí)冗余u 有許多圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性，這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由先驗(yàn)知識(shí)和背景知識(shí)得到，我們稱此類冗余為知識(shí)冗余。8數(shù)據(jù)冗余類型u 1. 空間冗余u 基于離散像素采樣來表示物體顏色的方式通常沒有利用景物表面顏色的這種空間相關(guān)性，這些相關(guān)性的光成像結(jié)構(gòu)在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為空間冗余。若為高清晰度電視（ HDTV）其 1秒鐘數(shù)據(jù)量約為 150MB（ 247。8 ＝ KB 一個(gè) 650MB的 CD—ROM ，大約可存 1小時(shí)的音樂。u ② 模擬信號(hào)不適合數(shù)字計(jì)算機(jī)加工處理。u 早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用模擬方式表示信息，但存在著明顯的缺點(diǎn)：u ① 經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生噪音和信號(hào)丟失，并且在復(fù)制過程中逐步積累噪音和誤差。 8 ＝ 5媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的重要性n 2. 雙通道立體聲激光唱盤，采用脈沖碼調(diào)制采樣，采樣頻率為 ，采樣精度 16位，其一秒鐘時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)量為： 1000162247。8＝ MB7媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的重要性u(píng) 容量為 650MB的 CD—ROM 僅能存 1分鐘的原始電視數(shù)據(jù)。播放時(shí)，傳輸少量被壓縮的數(shù)據(jù)，接收后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮并復(fù)原。10數(shù)據(jù)冗余類型u 3. 結(jié)構(gòu)冗余u 有些圖像具有較強(qiáng)的相似性的紋理結(jié)構(gòu)，例如布紋圖像和草席圖像，方格狀的地板圖案等，我們稱此為結(jié)構(gòu)冗余。u 6. 聽覺冗余u 人耳的敏感性不能察覺所有頻率的變化，存在聽覺冗余。主要用于壓縮圖像、聲音等信息。 RLE的壓縮率的大小取決于圖像本身的特點(diǎn)，可以得到較大的壓縮比。定義中用 2為底的對(duì)數(shù)，并規(guī)定信息量 I(Si)的計(jì)量單位為比特（ bit）。u 2. 把其中兩個(gè)最小的概率 P(Sm1) ，P(Sm)挑出來，且將事件 “1” 賦給其中最小的，即 P(Sm)→1 ；事件 “0” 賦給另一稍大的即 P(Sm1)→ 0。 22哈夫曼編碼技術(shù)u 6. 尋找從每一個(gè)信息源事件到概率總和為