【文章內(nèi)容簡介】 縮。 2） 有損壓縮是利用了人類對 圖像 或聲波中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮過程中損失一定的信息；雖然不能完全恢復(fù) 原始數(shù)據(jù) ，但是所損失的部分對理解原始 圖像 的影響縮小，卻換來了大得多的壓縮比。有損壓縮廣泛應(yīng)用于語音，圖像和 視頻 數(shù)據(jù)的壓縮。 二． 圖像壓縮預(yù)處理技術(shù) 1）二次抽樣：人的視覺對圖像亮度分量的敏感程度高于色差分量，因此，亮度值應(yīng)以最大的分辨率進行編碼，可采用二次抽樣或刪去一些色差像素值而保留亮度值，使數(shù)據(jù)減少后的圖像質(zhì)量僅有很小的降低。 2）濾波器：濾波器能有選擇地刪除、衰減或放大信息。 3）量化：量化是用整數(shù)碼來代替采樣值的技術(shù)，真實值和量化值之差是分辨率和噪聲的混合。 4）預(yù)測編碼：預(yù)測編碼通 過統(tǒng)計冗余來改進壓縮。先前解碼的像素值（包括解碼和編碼）可以估計或預(yù)測尚未解碼的像素值，這只需要對預(yù)測值和真實值之間的差值進行編碼。這個差值是預(yù)測誤差，解碼器用它來修正預(yù)測。 5）運動補償：運動補償使用二維圖像簇位移矢量來預(yù)測圖像中鄰域像素簇位移值，在新的圖像中重新定位像素塊。該技術(shù)依賴于一個事實，即背景相同的圖像序列中，許多物體保持在同樣的位置上，有些物體可能移動一段很小的距離。 6）變長碼：變長碼是一種統(tǒng)計技術(shù)，它的基本思想是出現(xiàn)頻率高的值被賦以短碼字，出現(xiàn)頻率低的值被賦以長碼字。平均起來，則使用頻率高 的短碼字起了極大的支配作用，使得新的碼串比原來縮短了很多，實現(xiàn)了更有效的壓縮傳輸和存儲。 7）圖像內(nèi)插法：圖像內(nèi)插法允許產(chǎn)生中間圖像，因此鄰近的兩幅圖像可以產(chǎn)生中間像，于是（在某種情況下）可以減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲。 三． 數(shù)據(jù)壓縮算法綜合評價指標(biāo) 數(shù)據(jù)壓縮方法的優(yōu)劣主要由所能達(dá)到的壓縮倍數(shù)、從壓縮后的數(shù)據(jù)所能恢復(fù)（或稱重建）的圖像（或聲音）質(zhì)量、以及壓縮和解壓縮的速度等幾方面來評價。此外，算法的復(fù)雜性和延時等也是應(yīng)當(dāng)考慮的因素。 1．壓縮的倍數(shù) 壓縮的倍數(shù)也稱壓縮率，通常有兩種衡量的方法： 1）由壓縮前與壓縮后 的總的數(shù)據(jù)量之比來表示。例如，一幅 1024768 像素點組成的黑白圖像，每像素具有 8bit，通過使其分辨率降低為 512384 ，又經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮使每個像素平均僅用 ，則壓縮倍數(shù)為 64倍，或稱其壓縮率為 1:64。 2） 將任何非壓縮算法產(chǎn)生的效果（如降低分辨率、幀率等）排除在外，用壓縮后的比特流中每個顯示像素的平均比特數(shù) bpdp（ bit per displayed pixel）來表示。例如，以 15000字節(jié)存儲一幅 256240 的圖像，則壓縮率為 （ 150008 ） /（ 256240 ） =2比特 /像素 2. 圖像質(zhì)量 數(shù)據(jù)壓縮分為無損壓縮和有損壓縮。無損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮還原后，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)完全相同。不難想像，無損壓縮的壓縮倍數(shù)不會很大。有損壓縮則是指壓縮后 讓學(xué)生總結(jié) 無損壓縮與有損壓縮的區(qū)別 讓學(xué)生總結(jié)整理并記憶 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程（續(xù) 2） 教 師 活 動 學(xué) 生 活 動 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程 設(shè) 計 的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮還原后，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)不完全相同。有損壓縮可以獲得較大的壓 縮倍數(shù)，但采用大壓縮倍數(shù)時要保證圖像的質(zhì)量是相當(dāng)困難的。重建圖像的質(zhì)量通常是使用信噪比 SNR（ Signal Noise Ratio）來評價，其計算方法是： SNA=10log10(σ 2/σ 2e ) σ 2和 σ 2e 分別是輸入圖像的方差與輸出圖像的均方誤差，即 σ 2 =E{||x||2} σ 2e =E{||xQ(x)||2} 在圖像處理中，為減少計算量，經(jīng)常不計算 σ 2，而使用下述一種簡化計算來算出峰值信噪比 PSNA： PSNA=10log10{ (L1)2/σ 2e } L表示矢量的量化級數(shù)，如 8bit 量 化時， L=256。 3. 壓縮和解壓縮的速度 壓縮和解壓縮的速度是壓縮系統(tǒng)的兩項重要的性能指標(biāo)。 1）對稱壓縮。在有些應(yīng)用中，壓縮和解壓縮都需要實時進行，這稱為對稱壓縮，如電視會議的圖像傳輸。 2）非對稱壓縮。在有些應(yīng)用中只要求解壓縮是實時的，而壓縮可以非實時的，這稱為非對稱壓縮，如多媒體 CDROM 節(jié)目的制作就采用非對稱壓縮。 3）壓縮的計算量 四． 壓縮軟件 壓縮 軟件 2．壓縮文件 在要壓縮的文件上點右鍵 ； 其次是建立一個壓縮包：選擇你要制作成壓縮包的文件或文件夾，當(dāng)然你也可以多選，方法同 資源管理器 ，也就是按住 Ctrl 或 Shift 再選擇文件（文件夾）。添加到壓縮文件，選常規(guī) 選取完畢之后，就可以單擊 工具欄 上的 “ 壓縮 ” 按鈕，在這里你可以選擇 壓縮格式 ： RAR 和 ZIP。各個選項選擇好以后，單擊 確定 按鈕就開始制作壓縮包了 。 1） 把所有的壓縮分卷全部下載完整 2） 所有分卷必須在同一個文件夾內(nèi) 3） 然后雙擊解壓任意一個分卷，即可 注：分卷解壓的文件必須是連續(xù)的 ， 若分卷未下載完整，則解壓時自然會提示 讓學(xué)生結(jié)合 相關(guān)數(shù)學(xué)知識進行理解 讓學(xué)生上機演示 思考與作業(yè) 課堂思考： 如何選擇適當(dāng)?shù)膲嚎s方式 ？ 作業(yè)布置：課本習(xí)題 6 說明與后記 平?jīng)鰴C電工程學(xué)校專業(yè)課課時教案 章 第三章 光盤技術(shù) 節(jié) 多媒體 數(shù)據(jù)的壓縮 課 時 本章第 2 課時，總第 10 課時 教學(xué)目標(biāo) 1. 了解光盤的發(fā)展概況 2. 掌握光盤的分類 3. 掌握光驅(qū)的工組原理及光盤的性能指標(biāo) 教學(xué)重點難 點 光驅(qū)的工組原理及光盤的性能指標(biāo) 技能培訓(xùn)重點、難點 光驅(qū)的工組原理及光盤的性能指標(biāo) 教 法 先學(xué)后教、觸類旁通 教具使用 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程 （ 可包括授課思路、過程設(shè)計、講解要點及 各部分 具體 內(nèi)容 、 時間分配 等） 教學(xué)內(nèi)容 教 師 活 動 學(xué) 生 活 動 復(fù)習(xí)提問 導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí)題問： 計算機系統(tǒng)的硬件組成 引入課題： 計算機的常見外部設(shè)備有哪些 思考回答 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程 設(shè) 計 一． 光盤的發(fā)展概況 ① LD激光視盤； ② CDDA激光唱盤 ； ③ CDROM。 二．光盤的分類 ：（ CompactDisc）光盤。 CD是由 liadin（資料開始記錄的位置）；而后是TableofContents 區(qū)域，由內(nèi)及外記錄資料；在記錄之后加上一個 leadout 的資料軌結(jié)束記錄的標(biāo)記。在 CD光盤，模擬數(shù)據(jù)通過大型刻錄機在 CD 上面刻出許多連肉眼都看不見的小坑。 ：（ CDAudio） 用來儲存數(shù)位音效的光碟片。 1982 年 SONY、 Philips 所共同制定紅皮書標(biāo)準(zhǔn)，以音軌方式儲存聲音資料。 CDROM都兼容此規(guī)格音樂片的能力。 ：（ CompactDiscGraphics） CDDA基礎(chǔ)上加入圖形成為另一格式，但未能推廣。是對多媒體電腦的一次嘗試。 ：（ CompactDiscReadOnlyMemory）只讀光盤機 。 1986 年， SONY、 Philips一起制定的黃皮書標(biāo)準(zhǔn)，定義檔案資料格式。定義了用于電腦數(shù)據(jù)存儲的 MODE1 和用于壓縮視頻圖象存儲的 MODE2 兩類型，使 CD 成為通用的儲存介質(zhì)。并加上偵錯碼及更正碼等位元，以確保電腦資料能夠完整讀取無誤。 讓學(xué)生自己看課本總結(jié)整理 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程（續(xù) 1） 教 師 活 動 學(xué) 生 活 動 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程 設(shè) 計 ： 1994 年， Microsoft 公布了新的增強的 CD 的標(biāo)準(zhǔn)，又稱為 CDElure。它是將CDAudio 音效放在 CD的第一軌，而后放資料檔案，如此一來 CD 只會讀到前面的音軌，不會讀到資料軌，達(dá)到電腦與音響兩用的好處。 XA：（ CDROMeXtendedArchitecture） 1989 年 ,SONY、 Philips、 Micuosoft 對CDROM 標(biāo)準(zhǔn)擴充形成的白皮書標(biāo)準(zhǔn)。又分為 FORM FORM2 兩種和一種增強型 CD 標(biāo)準(zhǔn) CD+。 ：（ VideoCD）激光視盤 。 SONY、 Philips、 JVC、 Matsu**a 等共同制定，屬白皮書標(biāo)準(zhǔn)。是指全動態(tài)、全屏播放的激光影視光盤。 ：（ CompactDiscInteractive） ，是 Philips、 SONY 共同制定的綠皮書標(biāo) 準(zhǔn)。是互動式光盤系統(tǒng)。 1992 年實現(xiàn)全動態(tài)視頻圖像播放 : 1989 年， KODAK 公司推出相片光盤的橘皮書標(biāo)準(zhǔn)，可存 100張具有五種格式的高分辨率照片?？杉由舷鄳?yīng)的解說詞和背景音樂或插曲，成為有聲電子圖片集。 ：（ CompactDiscRecordable） 1990 年， Philips 發(fā)表多段式一次性寫入光盤數(shù)據(jù)格式。屬于橘皮書標(biāo)準(zhǔn)。在光盤上加一層可一次性記錄的染色層，可通進行刻錄。 ： 在光盤上加一層可改寫的染色層，通過激光可在光盤上反復(fù)多次寫入數(shù)據(jù)。 ：（ SuperDensityCD） 是東芝 (TOSHIBA)、日立 (Hitachi)、先鋒、松下 (Panasonic)、JVC、湯姆森 (Thomson)、三菱、 Timewamer 等制訂一種超密度光盤規(guī)范。雙面提供 5GB 的儲存量，數(shù)據(jù)壓縮比不高 ：（ MultiMdeiaCD） 是由 SONY、 Philips 等制定的多媒體光盤，單面提供 儲存量，數(shù)據(jù)壓縮比較高。 ：（ HighDensityCD） 高密度光盤。容量大。單面容量 ，雙面容量高達(dá) ，有的達(dá)到 7GB。 HDCD光盤采用 MPEG2 標(biāo)準(zhǔn)。 ： 1994 年， ISO/IEC 組織制定的運動圖像及其聲音編碼標(biāo)準(zhǔn)。針對廣播級的圖像和立體聲信號的壓縮和解壓縮。 ：（ DigitalVersatileDisk）數(shù)字多用光盤 ，以 MPEG2為標(biāo)準(zhǔn)，擁有 的大容量，可儲存 133 分鐘的高分辨率全動態(tài)影視節(jié)目，包括個杜比數(shù)字環(huán)繞聲音軌道，圖像和聲音質(zhì)量是 VCD 所不及的。 +RW：可反復(fù)寫入的 DVD 光盤，又叫 DVDE。由 HP、 SONY、 Phioips 共 同發(fā)布的一個標(biāo)準(zhǔn)。容量為 ，采用 CAV 技術(shù)來獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸率 光驅(qū)：（ PowerDisk2） 是 Panasonic 公司將可寫光驅(qū)和 CDROM 合二為一，有 LF1000（外置式）和 LF1004（內(nèi)置式）兩種類型。容量為 65OMB，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá) ，采用微型激光頭和精密機電伺服系統(tǒng)。 ： DVD論壇協(xié)會確立和公布的一項商務(wù)可讀寫 DVD 標(biāo)準(zhǔn)。它容量大而價格低、速度不慢且兼容性高。 三． 光盤讀寫原理 1. 光盤能以二進制數(shù)據(jù) (由 “0” 和 “1” 組成的數(shù)據(jù)模式 )的形 式存儲文件和音樂信息。要在光盤上存儲數(shù)據(jù)，首先必須借助 電腦 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制，然后用激光將數(shù)據(jù)模式灼刻在扁平的、具有反射能力的盤片上。激光在盤片上刻出的小坑代表 “1” ，空白處代表 “0” 。 2. 在從光盤上讀取數(shù)據(jù)的時候，定向光束 (激光 )在光盤的表面上迅速移動。從光盤上讀取數(shù)據(jù)的電腦或激光唱機，觀察激光經(jīng)過的每一個點，以確定它是否反射激光，如果它不反射激光 (那里有一個小坑 )，那么電腦就知道它代表一個 “1” ，如果激光被反射回來，電腦就知 道這個點是一個 “0” ，然后，這些成千上萬、或者數(shù)以百萬計的 “ l” 和 “0” 又被電腦 讓學(xué)生比較不同類型的光盤的區(qū)別 讓學(xué)生結(jié)合光學(xué)知識進行理解 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程（續(xù) 2） 教 師 活 動 學(xué) 生 活 動 教 學(xué) 內(nèi) 容 及 過 程 設(shè) 計 或激光唱機恢復(fù)成音樂、文件或程序 四． CDROM 光驅(qū)的主要技術(shù)指標(biāo) １ .容量：最高７００Ｍ。 ２ .數(shù)據(jù)傳輸率：１５０ＫＢ／秒＝１Ｘ，這 是向電腦主機傳送的