【正文】 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(wú)損信源編碼 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 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 LZ78編碼 編碼器中指定段 K需要多少二進(jìn)制數(shù)？ 在編碼器開(kāi)始劃分 K段時(shí)，樹(shù)上已經(jīng)有 K個(gè)節(jié)點(diǎn)了（根節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) 1到節(jié)點(diǎn)K－ 1）。左右都已經(jīng)有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為“死節(jié)點(diǎn)”。 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(wú)損信源編碼 LZW編碼 W表示一個(gè)人的姓。 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(wú)損信源編碼 k?1?k?LZW編碼 例： 00010110000010100100100010011 見(jiàn) LZW編解碼示意圖 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(wú)損信源編碼 LZW編碼 效率分析： 要用 [ log2(k+2) ] 個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示。自適應(yīng)預(yù)測(cè)：隨著編碼區(qū)間的不同，預(yù)測(cè)參數(shù)自適應(yīng)地變化。 波形編譯碼又可以分為時(shí)域法（ time domain approach）和頻域法(frequency domain approach)兩類(lèi)。 這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來(lái)完成量化。這就是差分脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ) —— 對(duì)預(yù)測(cè)的樣本值與原始的樣本值之差進(jìn)行編碼。 在接收端譯碼時(shí)，將每個(gè)子帶的代碼單獨(dú)譯碼，然后把他們組合起來(lái)，還原成原來(lái)的音頻信號(hào)。 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 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 在 MPEG－ 2標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)音頻編碼進(jìn)行了擴(kuò)充。當(dāng)圖像顏色較少是采用這種方法可以得到很好的壓縮效果。近年來(lái)新的標(biāo)準(zhǔn)： JPEG 2023。 DCT系數(shù)矩陣被量化以減少系數(shù)的精度，因此提高了壓縮率。 DC系數(shù)編碼：對(duì)相鄰圖像塊之間的 DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 3 JPEG2023簡(jiǎn)介 JPEG 2023 能實(shí)現(xiàn) Progressive Transmission（漸進(jìn)傳輸）。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) ITU: ISO/IEC: + MPEG1 MPEG2 MPEG4 (Part2) MPEG7 MPEG21 MPEG4(Part10) 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) p64kb/s視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間 1990年 12月 輸入 176144(QCIF) 352288(CIF) 幀速率可變 =30 輸出 p64kb/s(p=1,2,…,32) 壓縮率 20~30 小于 MPEG1 壓縮算法 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)與分塊 DCT相結(jié)合的混合編碼 應(yīng)用 可視電話、視頻會(huì)議等對(duì)稱(chēng)應(yīng)用 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) MPEG1 數(shù)據(jù)傳輸速率為 的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間 1992年 輸入 視頻： 35224030， 35228825 音頻： 3 、 48kHz的線性 PCM 輸出 、 32384 Kb/s(音頻 ) 壓縮率 20~30 壓縮算法 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)（單向預(yù)測(cè)＋雙向預(yù)測(cè)）＋ DCT 應(yīng)用 VCD、 MP局域網(wǎng)視頻傳輸 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) M P E G 2 運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音通用編碼標(biāo)準(zhǔn) (ITU與 MPEG聯(lián)合發(fā)布 ) 時(shí)間 1993年 11月 輸入 352288～ 19201152 采用頻率為 1 、 2 3 、48kHz的線性 PCM、 支持 輸出 － 80Mb/s、 8640 Kb/s(音頻 ) 壓縮率 30－ 40 壓縮算法 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)（單雙向預(yù)測(cè)）＋ DCT、可伸縮性、前向兼容 應(yīng)用 DVD、 DVB、 HDTV 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) + 甚低碼率通信的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間 1996年 3月、 1998年 1月 輸入 QCIF、 CIF、 12896(SubQCIF)、704576(4CIF)、 14081152(16CIF) 輸出 30kb/s～ 壓縮率 +MPEG2 壓縮算法 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)（單雙向預(yù)測(cè)）＋ DCT 局部算法改進(jìn) 可伸縮性 應(yīng)用 通用電話交換網(wǎng)、局域網(wǎng)的視頻通信 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) MPEG4(Part 2) M P E G 4 Visual 甚低碼率活動(dòng)圖像及其伴音編碼標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間 1999年 輸入 ≧ 176144的多種分辨率格式 輸出 ～ 64Kb/s 壓縮率 ≧ 100 壓縮算法 基于對(duì)象的新一代編碼技術(shù)，注重交互性，即可包含自然對(duì)象，又可包含人工合成對(duì)象 應(yīng)用 可應(yīng)用范圍很廣、目前多用于因特網(wǎng)視頻傳輸、流媒體應(yīng)用 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) MPEG4(Part10) M P E G 4 AVC 時(shí)間 2023年 5月 輸入 多種分辨率格式 輸出 壓縮率 壓縮率最高的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，比 MPEG4 Visual節(jié)約 50％的碼率 壓縮算法 基于傳統(tǒng)框架的混合編碼系統(tǒng)，只是做了局部?jī)?yōu)化。具體目標(biāo)包括： 3. 4. 1 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 （ 1）使用中間格式 CIF或 QCIF，使其不依賴(lài)于視頻源信號(hào)格式；（視頻信號(hào)源可以是 525線或 625線的電視信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換為中間格式，使它不依賴(lài)于視頻源信號(hào)格式。 CIF QCIF 像素 /行 行 /幀 像素 /行 行 /幀 亮度（ Y） 360 288 180 144 色度（ CB） 180 144 90 72 色度（ CR） 180 144 90 72 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) 3. 4. 1 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 編碼器 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) 3. 4. 1 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 目標(biāo)：通過(guò)去除冗余信息減少位率。各 DCT系數(shù)經(jīng)過(guò)線性量化、變長(zhǎng)編碼后進(jìn)入緩沖器，根據(jù)緩沖器的上溢和下溢，來(lái)反饋調(diào)節(jié)量化器的量化步長(zhǎng)，以控制視頻編碼位流使之與信道速率相匹配。 b)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性增強(qiáng) c)抗丟包和抗誤碼能力增強(qiáng) 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 4 視聽(tīng)通信編解碼標(biāo)準(zhǔn) 3. 4. 3 圖像質(zhì)量的提高依靠一系列改進(jìn)算法： (1)塊的大小可變。 14:19:5914:19:5914:19Friday, February 3, 2023 ? 1乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)，相悲各問(wèn)年。 14:19:5914:19:5914:192/3/2023 2:19:59 PM ? 1成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。 下午 2時(shí) 19分 59秒 下午 2時(shí) 19分 14:19: ? 楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。 2023年 2月 下午 2時(shí) 19分 :19February 3, 2023 ? 1業(yè)余生活要有意義，不要越軌。 14:19:5914:19:5914:19Friday, February 3, 2023 ? 1知人者智，自知者明。 2023年 2月 3日星期五 下午 2時(shí) 19分 59秒 14:19: ? 1楚塞三湘接，荊門(mén)九派通。 2023年 2月 下午 2時(shí) 19分 :19February 3, 2023 ? 1行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。 …… 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 5 MPEG標(biāo)準(zhǔn) Motion Picture Experts Group 謝 謝 :19:5914:1914::19 14:1914:19::19:59 2023年 2月 3日星期五 2時(shí) 19分 59秒 ? 靜夜四無(wú)鄰，荒居舊業(yè)貧。 ：幀間預(yù)測(cè)與變換編碼的混合算法。 ，當(dāng)需要減少數(shù)據(jù)傳輸率時(shí)，可以丟棄幀。 （ 4）支持雙向和單向可視通信，支持多點(diǎn)通信，能否糾錯(cuò)由譯碼器選擇。 數(shù)字視頻壓縮首先是用于電視會(huì)議和視頻電話領(lǐng)域的。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮 3. 視覺(jué)類(lèi)媒體壓縮 3. 3 JPEG2023簡(jiǎn)介 JPEG 2023另一個(gè)極其重要的優(yōu)點(diǎn)： ROI（ Region of Interest，即感興趣區(qū)域）。 JPEG2023的原理： JPEG 2023 與傳統(tǒng) JPEG 最大的不同，在于它放棄了 JPEG 所采用的以離散余弦轉(zhuǎn)換 (Discrete Cosine Transform) 為主的區(qū)塊編碼方式，而采用以小波轉(zhuǎn)換 (Wavelet transform) 為主的多解析編碼方式。 DC系數(shù)與 AC系數(shù)分別進(jìn)行編碼。 JPEG處理的是單獨(dú)的彩色分量。 JPEG壓縮，靜態(tài)灰度或彩色圖像的一種標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法。這種方法稱(chēng)為截?cái)喾?。在不用的?yīng)用需求中可以使用不同的算法。帶寬：頻率的變化范圍。 A律，分段函數(shù)。 均勻量化面臨的問(wèn)題：為了適應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。 譯碼時(shí)則借助于一定的規(guī)則或模型，按照一定的算法將這些基元或參數(shù)再“綜合”成原數(shù)據(jù)的一個(gè)逼近。 兩種典型的預(yù)測(cè)編碼： DPCM和 ADPCM 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. 4 預(yù)測(cè)編碼 DPCM編碼：量化實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的差，達(dá)到壓縮的目的。在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中， LZW樹(shù)最初由根節(jié)點(diǎn)以及表示 0、 1的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。進(jìn)一步降低編碼所需要的二進(jìn)制位。 壓縮最后一位的改進(jìn)法被稱(chēng)為 LZ78S。在編碼器和解碼器端都遵守事先約定的構(gòu)建方法。在譯碼的過(guò)程中，從碼字流中重構(gòu)詞典。 4. 如果前向緩沖存儲(chǔ)器不是空的，則把編碼位置和窗口向前移 (Length+1)個(gè)字符，然后返回到步驟 2。 3. 編碼位置 (coding position)：輸入數(shù)據(jù)流中當(dāng)前要編碼的字符位置，指前向緩沖存儲(chǔ)器中的開(kāi)始字符。 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(jì)編碼 前面所介紹的無(wú)損編碼技術(shù)只能在 己知信源的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 是有效應(yīng)用，但在壓縮的很多時(shí)候事先并不知道這些規(guī)律。在算術(shù)編碼中，消息用 0到 1之間的實(shí)數(shù)進(jìn)行編碼。當(dāng) b2位于 a1的左邊時(shí)，輸出越過(guò)碼 0001。 2D方法使用了一些附加碼的組合為這組 K條線中的每一條編