【正文】 這段消息符號(hào)的順序確定新的實(shí)數(shù)子區(qū)間； ? 最終得到一個(gè) [0, 1)上的子區(qū)間，從中任選一個(gè)實(shí)數(shù)，該實(shí)數(shù)就是對(duì)整段數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后的輸出代碼。 ? 使用編碼時(shí)，接收端需保存一個(gè)與發(fā)送端完全相同的碼表。 2. 在分配碼字長(zhǎng)度時(shí)，首先將出現(xiàn)概率最小的兩個(gè)符號(hào)的概率相加合成一個(gè)概率。 ? 可見(jiàn)，熵值是平均碼長(zhǎng)的下限。 36 信息熵 ? 如果將信源所有可能事件的信息量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均（即求其數(shù)學(xué)期望），就得到了信息熵。 ? 對(duì)于計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制編碼，可以這么理解：從 N個(gè)事件中辨別出一個(gè)特定事件，最少需要回答多少次“ ”疑問(wèn)。 31 ? 下面以信源編碼模型來(lái)說(shuō)明。 27 第二節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 ? 脈沖編碼調(diào)制：，即將連續(xù)模擬信號(hào)數(shù)字化，包括采樣、量化 /編碼。 23 無(wú)損編碼和有損編碼 ? 實(shí)際上，信息進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，量化誤差是不可避免的。 ? 隨著亮度的增加，視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)量化誤差的敏感度降低。 規(guī)則的紋理圖像 17 d. 知識(shí)冗余 ? 對(duì)圖像的理解有時(shí)與某些知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性，例如人臉的圖像就具有同樣的五官位置。 13 圖像 /視頻中的冗余 ? 圖像 /視頻信息中包含有大量的冗余，主要有下列不同類型的冗余信息： ? 空間冗余 ? 時(shí)間冗余 ? 結(jié)構(gòu)冗余 ? 知識(shí)冗余 ? 視覺(jué)冗余 ? 圖像區(qū)域的相同性冗余 ? 紋理的統(tǒng)計(jì)冗余 14 a. 空間冗余 ? 空間冗余是靜態(tài)圖像中最主要的一種冗余。 ? 例 3：采用制式，采樣格式為 4:4:4， 24位色，則一秒鐘的視頻數(shù)據(jù)量就可達(dá) 。1 多媒體技術(shù)基礎(chǔ) 蔡宇輝 湖南大學(xué)軟件學(xué)院 2 第四章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù) 3 第四章的內(nèi)容 1. 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼概述 2. 重要性、可能性、分類 3. 脈沖編碼調(diào)制 4. 統(tǒng)計(jì)編碼：編碼、算術(shù)編碼 5. 預(yù)測(cè)編碼：、幀間預(yù)測(cè) 6. 變換編碼 7. 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 8. 、 4 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮編碼概述 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的重要性 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的分類 5 數(shù)據(jù)壓縮編碼的重要性 ? 在多媒體技術(shù)中，處理的多媒體數(shù)據(jù)都應(yīng)是數(shù)字信號(hào)，傳統(tǒng)的媒體信息需要進(jìn)行采樣和量化后方能在計(jì)算機(jī)中處理。 ? 電影《龍騎士》（時(shí)長(zhǎng) 100分鐘）需要約289張 650M的存放。 ? 通常的圖像都描述了某個(gè)場(chǎng)景，其相鄰像素點(diǎn)之間存在一定的空間連貫性。 ? 可以根據(jù)已有的知識(shí)構(gòu)造基本模型，并創(chuàng)建特征圖像庫(kù)，則只需提供少量的特征參數(shù)信息便可生成圖像，這種數(shù)據(jù)冗余即知識(shí)冗余。（高光區(qū)可用較少的量化位數(shù)） ? 視覺(jué)系統(tǒng)把圖像的邊緣和非邊緣區(qū)域分開(kāi)處理。此處的“無(wú)損” 和“有損”是針對(duì)編碼過(guò)程而言的。 ? 模擬量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，得到二進(jìn)制碼的過(guò)程，也稱編碼。 編碼器 信源（消息集） 編碼輸出集 X={x1,…,x n} Z={z1,…,z n} 符號(hào)集 Am={a1,…,a m} ? X為消息集，由 n個(gè)信號(hào)單元構(gòu)成 ? Z為輸出集，由 n個(gè)碼字構(gòu)成，與一一對(duì)應(yīng)。 ? 事實(shí)上，每次提問(wèn)都會(huì)得到一個(gè)“ ”的答復(fù)，可以用 0或 1表示，即 1，如果提問(wèn)n次，則信息量為。 ? 信源 X發(fā)出的（ 1,2,… ），出現(xiàn)的概率為P()，則信源 X的熵為： ? ? )(log)()()( 211jnjjjnjj xPxPxIxPXH ?????????37 示例 ? 假設(shè)一幅由 40個(gè)像素組成的灰度圖像，共有 5級(jí)灰度，每一級(jí)灰度都是一種信源發(fā)出的符號(hào)，分別用表示。 )( xHN ?? )( xH? )( xN ??N )(xHN ???njjj LPN141 編碼 ? 最佳編碼定理： ? 在變字長(zhǎng)碼中，對(duì)于出現(xiàn)概率大的信息符號(hào)編以短字長(zhǎng)的碼，對(duì)于出現(xiàn)概率小的信息符號(hào)編以長(zhǎng)字長(zhǎng)的碼。 3. 把這個(gè)合成概率看成是一個(gè)新組合符號(hào)地概率，重復(fù)上述做法直到最后只剩下兩個(gè)符號(hào)概率為止。 ? 編碼在信源符號(hào)出現(xiàn)概率分布不均勻時(shí)編碼效率較高，若概率分別均勻時(shí)一般不采用編碼。 51 例：輸入“”，最后得到的子區(qū)間為 [, )，取該區(qū)間的任一個(gè)數(shù)（一般取最小的值），如 ””的編碼。 ? 消息序列的輸入為： 10 00 11 00 10 11 01 54 55 二進(jìn)制的算術(shù)編碼 ? 計(jì)算機(jī)中任何消息都是由 0、 1組合而成的，可以理解為信源符號(hào)只有 0和 1。 3. 算術(shù)編碼對(duì)錯(cuò)誤很敏感，如果有一位發(fā)生錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)消息譯錯(cuò)。 ? 算術(shù)編碼的實(shí)現(xiàn)較編碼更復(fù)雜，但對(duì)多幅圖像進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果表明，算術(shù)編碼較編碼提高了5%左右的壓縮率，擴(kuò)展系統(tǒng)中采用的就是算術(shù)編碼。 66 ? 預(yù)測(cè)編碼主要是利用數(shù)據(jù)在時(shí)間或空間上的相關(guān)性來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)的，廣泛適用于音頻、圖像、視頻等媒體的編解碼。 ? 在中，預(yù)測(cè)器的預(yù)測(cè)系數(shù)和量化器的量化參數(shù)，都能夠根據(jù)原數(shù)據(jù)的區(qū)域分布特點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整，具有自適應(yīng)能力。 ? 如果變換的新正交空間選擇得好，則可以減少數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，從而減少了數(shù)據(jù)的冗余度，達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。 ? 標(biāo)準(zhǔn)即多灰度連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像壓縮編碼，是適用于多級(jí)灰度、連續(xù)色調(diào)、靜態(tài)的數(shù)字圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。 ? 實(shí)際上，專家組還研究了一種稱做 2023的標(biāo)準(zhǔn)，其采用的壓縮算法為基于小波（）變換的變換編碼。 壓縮效果（比特 /像素） 質(zhì)量 ~ 中～好 ~ 好～很好 ~ 極好 ~ 與原始圖像分不出來(lái) 84 85 變換公式 ? 8 8的子塊作為變換的輸入。 87 標(biāo)準(zhǔn) ? ： ，運(yùn)動(dòng)圖像專家組，于 1988年由與聯(lián)合成立，致力于運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)化。 ? 到目前為止，共包括 5個(gè)項(xiàng)目： ? 1和 2。 ? 在視頻中，宏塊是最基本的編碼單元。 1秒 參照幀間有 2個(gè) B圖像 每 1幀 I圖像 I B B P B B P B B P B B P B B I B B P B B P B B P B B P B B 典型的圖像類型次序 97 傳輸順序 ? 若接收端接收的 1～ 7幀圖像順序不變，同樣為，則解碼第 2幀 B時(shí)，由于它是由第 1幀 I和第 4幀 P預(yù)測(cè)出的，但此時(shí)第 4幀尚未恢復(fù)，將無(wú)法解碼。 104 2標(biāo)準(zhǔn) ? 2標(biāo)準(zhǔn)于 1993年發(fā)布，全稱為 “信息技術(shù) ——電視圖像和伴音信息的通用編碼 ”，是一個(gè)與數(shù)字電視廣播有關(guān)的、高質(zhì)量圖像和聲音的編碼標(biāo)準(zhǔn)。 ? 4適用于交互電視、實(shí)時(shí)監(jiān)控、移動(dòng)多媒體通信、上的視頻流與可視游戲等。 ? 1使得取代了傳統(tǒng)的錄像帶； 2將使數(shù)字電視最終完全取代現(xiàn)有的模擬電視。 , February 3, 2023 ? 雨中黃葉樹(shù)，燈下白頭人。 2023年 2月 3日星期五 2時(shí) 20分 46秒 14:20:463 February 2023 ? 1做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。 。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。 2023年 2月 3日星期五 下午 2時(shí) 20分 46秒 14:20: ? 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。 2023年 2月 3日星期五 2時(shí) 20分 46秒 14:20:463 February 2023 ? 1空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。 , February 3, 2023 ? 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。 :20:4614:20Feb233Feb23 ? 1故人江海別，幾度隔山川。 117 本章重點(diǎn) ? 掌握： ? 掌握無(wú)損壓縮和有損壓縮的含義； ? 掌握數(shù)據(jù)壓縮的基本原理，明確信息量和信息熵的概念及其計(jì)算方