[信息與通信]第7章數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換-wenkub.com
2025-01-16 08:55 本頁面
【正文】 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 習(xí) 題 1． 什么是基于頻率的編碼 ？ 2． LZW編碼與哈夫曼編碼相類似 ， 都利用重復(fù) ，它們有什么區(qū)別 ？ 3． 多媒體數(shù)據(jù)存在哪些類型的冗余 ？ 4． 常見的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)有哪些 ？ 它們分別采用什么壓縮方法 ？ 5． JPEG標(biāo)準(zhǔn)的基本系統(tǒng)中壓縮過程有哪幾步 ？ 每步是如何工作的 ？ 6． JPEG和 MPEG壓縮方法的主要區(qū)別是什么 ？ 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 7． 電路交換和虛電路交換哪個(gè)更有效 ？ 為什么 ？ 8． 縱橫制交換機(jī)的限制因素是什么 ？ 9． 列出時(shí)分交換所用的兩種技術(shù) ？ 10． 在一個(gè)小城鎮(zhèn) ， 我們用縱橫制交換機(jī)連接 800門電話 ， 問需要多少個(gè)縱橫交叉點(diǎn) ？ 11．設(shè)計(jì)一個(gè)有 10條輸入線和 10條輸出線的 STS交換機(jī)，其中第一級交換機(jī) 5 2，而最后一級交換機(jī)用2 5。 1) 路徑與路由 2) 專用鏈路與共享鏈路 報(bào)文交換 報(bào)文交換可以解釋為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 AB3 2 12 1223 131112ⅢⅠⅣⅡ2 11 23YX圖 719 數(shù)據(jù)報(bào)方法中的多信道 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 2． 虛電路方法 目前 ， 虛電路以兩種形式加以實(shí)現(xiàn)：交換虛電路(SVC)和永久虛電路 (PVC)。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 2242 3 4 113443342431111234AXBY圖 718 數(shù)據(jù)報(bào)方法 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 在圖 719中 ， 設(shè)備 A和 B正在發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)給設(shè)備 X和 Y。 第三 ，電路交換是不靈活的 。 每個(gè)槽都必須存放在 RAM中 ，然后被取出和處理 。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 DCBADCBAT D MABCDDCBABADCT S IT D M( a )ABCD CDABT D M T D M( b )1234123412341234圖 716 有與無時(shí)間槽交換 (a) 沒有交換； (b) 交換 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 2) ?TDM總線 一個(gè) TDM總線的簡化形式如圖 717所示。 在單級交換機(jī)中 ， 需要 225個(gè)縱橫交叉點(diǎn) 。 多級交換機(jī)的設(shè)計(jì)取決于級別的數(shù)目和每個(gè)級別所需要的交換機(jī)數(shù)量。 例如 ， 在圖 714中 ， 左邊三臺計(jì)算機(jī)與右邊四臺計(jì)算機(jī)之間 ， 如果建立點(diǎn)到點(diǎn)的連接 ， 則需要 12條鏈路 ， 我們可以用兩臺交換機(jī)來減少鏈路的數(shù)目和總長度 。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 ABC DE圖 712 網(wǎng)狀拓?fù)? 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 圖 713顯示了一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò) 。插入是一種根據(jù)已有的兩個(gè)值測定另一個(gè)值的方法。一旦找到最佳匹配的塊，算法就計(jì)算匹配幀之間的差值，同時(shí)計(jì)算一個(gè)運(yùn)動(dòng)向量 (Motion Vector)(基本上是一個(gè)水平和一個(gè)豎直的像素位移量 )，和差值一起保存起來。 每 4個(gè)色度值的平均值代替這 4個(gè)值 ， 結(jié)果產(chǎn)生一個(gè) 8 8的數(shù)組 。 該方法把圖像劃分成塊 ， 每一塊包含 256個(gè)像素(16行乘以 16列 )。 P幀基本上是與前一個(gè) I幀的差值 ， 而 B幀是最接近 I幀和 P幀的插入幀 。 (3) B幀 (Bidirectional Frame)?類似于 P幀 ， 但被插入在前一個(gè)幀和后續(xù)幀之間 。 比如說 ， 一個(gè)全新的場景就不能這樣壓縮 。 接收端能夠根據(jù)第一個(gè)基本幀和接收到的差值重建所有的幀 。 基本上 ， 這意味著無論你在視頻上看到如何激烈的動(dòng)作 ， 兩幅連續(xù)幀之間的差別總是很小的 。 例如 ， 一幅靜止的圖像包含 7 373 800 bit， 根據(jù) 20∶ 1的壓縮率 ， 能把圖像縮小到 368 640 bit。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 下面我們就 MPEG–1展開討論 。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 3． MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn) 前面討論了如何壓縮靜止的圖像 ， 下一步就是討論如何壓縮運(yùn)動(dòng)的圖像 。 壓縮效果與圖像內(nèi)容本身有很大的關(guān)系 ， 對于中等復(fù)雜程度的彩色圖像 ， 其壓縮比與恢復(fù)圖像的質(zhì)量關(guān)系大致如表 79所示 。為了提高熵編碼的效率，建議在 8 8 DCT系數(shù)矩陣中按照“ Z‖字型的次序進(jìn)行編碼，如圖 79所示。 其余 63個(gè)系數(shù)為交流分量 ， 量化后通常出現(xiàn)較多的零值 。這兩個(gè)量化值表是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合人眼的視覺特性而獲得的，如表77 和表 78 所示。 JPEG的量化采用線性均勻量化器 ， 量化公式為 I n t e g e r),( ?vuCQ????????),(),(Ro u n dvuQvuC第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 其中 Q(u,?v)是量化器步長。 在解碼器的輸出端經(jīng) DCT反變換后 ， 得到一系列8 8的圖像數(shù)據(jù)塊 ， 需將其數(shù)值范圍由 [?2p?1， 2p ?1?1]再變回到 [0， 2p ?1]范圍內(nèi)的無符號整數(shù) ， 才能重構(gòu)圖像 。 假設(shè)色度分解為 4∶ 1∶ 1， 則光度分量就是 640 480的數(shù)值矩陣 ， 而每個(gè)色差分量是一個(gè)320 240的數(shù)值矩陣 。 對于非真實(shí)圖像 ， 例如卡通圖像 ， 應(yīng)用 JPEG效果并不理想 。 MPEG音頻壓縮方法中應(yīng)用許多典型的方法 ， 傳輸速率為每聲道 32?～ 448?kb/s。 目前國際上比較成熟的高保真立體聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為 MPEG音頻 。使用非線性量化標(biāo)準(zhǔn) G . 7 2 1 將 64 k b / s 的比特流轉(zhuǎn)換為 32 k b / s 的流，基于 A D P C M 編碼；每個(gè)數(shù)值差分用 4 位編碼，采樣率為 8 k H z G . 7 2 3 一種以 24 k b / s 運(yùn)行的基于 A D P C M 的有損壓縮標(biāo)準(zhǔn) G . 7 2 8 采用 LD C E L P 壓縮技術(shù)，比特率為 16 k b / s ，帶寬限于 3 . 4 k H z ；音質(zhì)與 32 k b / s 的 G . 7 2 1標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng) 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 3． 調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)幅廣播質(zhì)量音頻信號的頻率范圍是 50Hz～ 7?kHz，又稱 “ 7kHz音頻信號 ” ， 當(dāng)使用 16kHz的抽樣頻率和14b的量化數(shù)位時(shí) ， 信號速率為 224kb/s。 第 7章 數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)交換 表 74 壓縮算法的每步運(yùn)行結(jié)果 循環(huán)次數(shù) 緩沖區(qū)內(nèi)容 當(dāng)前字符 發(fā)送內(nèi)容 表中存儲(chǔ)的內(nèi)容 新的緩沖值 1 A B 0 A B3 B 2 B A 1 BA 4 A 3 A B AB 4 AB A 3 A BA 5 A 5 A B A B 6 AB C 3 A BC6 C 7 C B 2 CB7 B 8 B A BA 9 BA B 4 BA B8 B 10 B A BA 11 BA B BA B 12 BA B A 8 BA BA 9 A 13 A B AB 14 AB C A BC 15 A BC B 6 A BCB1 0 B
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