第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)-展示頁(yè)
2025-01-16 10:19本頁(yè)面
【正文】 碼 無(wú)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 JPEG MPEG H. 261 三、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類 四、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能指標(biāo) 節(jié)省圖象或視頻的存儲(chǔ)容量 ， 增加訪問(wèn)速度 ， 使數(shù)字視頻能在 PC機(jī)上實(shí)現(xiàn) ， 需要進(jìn)行視頻和圖象的壓縮 。 ? 常用的有失真壓縮編碼技術(shù)有預(yù)測(cè)編碼 、 變換編碼 、 模型編碼 、 混合編碼方法等 。 ? 無(wú)失真壓縮的特點(diǎn)是壓縮比較小 ， 大約在 2∶l至 5∶l 之間 ， 主要用于 文本數(shù)據(jù) 、 程序代碼 和某些要求嚴(yán)格不丟失信息的環(huán)境中 ， 常用的無(wú)失真壓縮編碼有如哈夫曼編碼等 。 二、多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性 ? 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(wú)損失來(lái)進(jìn)行分類 ， 壓縮方法可被分為有失真編碼和無(wú)失真編碼兩大類 。 例 :人臉的圖像有同樣的結(jié)構(gòu)：嘴的上方有鼻子 ， 鼻子上方有眼睛 ， 鼻子在中線上 …… ? 5. 視覺(jué)冗余 人類視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖像場(chǎng)的敏感性是非均勻和非線性的 ， 人眼并不能察覺(jué)圖像場(chǎng)的所有變化 ， 人類視覺(jué)系統(tǒng)的分辨能力約為 64灰度等級(jí) ， 而一般圖像量化采用 256灰度等級(jí) ， 這類冗余稱視覺(jué)冗余 。 二、多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性 ? 4. 知識(shí)冗余 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 。 ? 3. 結(jié)構(gòu)冗余 有些圖像從大體上看存在著非常強(qiáng)的紋理結(jié)構(gòu) ， 這些紋理具有較強(qiáng)的相似性稱此為結(jié)構(gòu)冗余 。 二、多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性 ? 2. 時(shí)間冗余 圖像序列中的相鄰幀圖像往往包含相同的背景和移動(dòng)物體 ， 只不過(guò)移動(dòng)物體所在的空間位置略有不同 。 例 : 圖象中的 “ A” 是一個(gè)規(guī)則物體 。 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 。 8） ， 一張 CD— ROM還存不下5秒鐘的 HDTV圖像 。 8＝ MB 一、多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的必要性 ? 容量為 650MB的 CD— ROM僅能存 1分鐘的原始電視數(shù)據(jù) 。 一、多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的必要性 ? 3. 對(duì)動(dòng)態(tài)圖形和視頻圖像 。 8 ＝ 一、多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的必要性 ? 2. 雙通道立體聲激光唱盤(pán) ， 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： 1000 16 2247。 算： 圖像數(shù)據(jù)量＝圖像的總像素 色彩深度247。 ? ② 模擬信號(hào)不適合數(shù)字計(jì)算機(jī)加工處理 。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) ? 第一節(jié) 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)概述 ? 第二節(jié) 靜態(tài)圖像壓縮編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) — JPEG ? 第三節(jié) 運(yùn)動(dòng)圖像壓縮編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) — MPEG ? 一 、 多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的必要性 ? 二 、 多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性 ? 三 、 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類 ? 四 、 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能指標(biāo) 第一節(jié) 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)概述 信息時(shí)代的重要特征是信息的數(shù)字化 。 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)： ? ① 經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生噪音和信號(hào)丟失 ， 并且在復(fù)制過(guò)程中逐步積累噪音和誤差 。 一、多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的必要性 ? 數(shù)字化后未經(jīng)壓縮的視頻和音頻等媒體信息的數(shù)據(jù)量是非常大的 。 8 （ 單位為 Byte ， 簡(jiǎn)寫(xiě)為 B ） 例如 ， 一幅 640 480、 24位 （ bit ） 真彩色的圖像 ， 其文件大小為： 640 480 24247。 8＝ 一個(gè) 650MB的 CD— ROM， 大約可存 1小時(shí)的音樂(lè) 。 例如 對(duì)于彩色電視信號(hào) ， 設(shè)代表光強(qiáng) Y的帶寬為 、 色彩 I為 Q為， 采樣頻率＞ 2倍原始信號(hào)頻率 ，各分量均被數(shù)字量化為 8位 ， 從而 1秒鐘電視信號(hào)的數(shù)據(jù)量為： （ ＋ ＋ ） 2 8 1000000247。 若為高清晰度電視 （ HDTV ） 其 1秒鐘數(shù)據(jù)量約為 150MB （ 247。 ? 巨大數(shù)字化信息的數(shù)據(jù)量對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬有很高的要求 ， 解決的辦法就是要對(duì)視 、 音頻的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的壓縮 。 ? 1. 空間冗余 一幅圖像中一般都有連續(xù)的有規(guī)則物體和規(guī)則背景的顏色分布 ， 使圖像數(shù)據(jù)在空間上表現(xiàn)出相關(guān)性 ， 我們可以通過(guò)改變物體表面顏色的像素存儲(chǔ)方式來(lái)利用空間相關(guān)性 ， 達(dá)到減少數(shù)據(jù)量的目的 。 光的亮 度 、 飽和度及顏色都一樣 ， 因此 ， 數(shù)據(jù) A有很大的冗余 。 我們把一幀圖像中的某物體或場(chǎng)景可以由其他幀圖像中的物體或場(chǎng)景進(jìn)行處理后重構(gòu)出來(lái) ， 可以大大減少時(shí)間冗余 。 如草席圖結(jié)構(gòu)上存在冗余 。 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 。 二、多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性 ? 6. 聽(tīng)覺(jué)冗余 ? 人耳對(duì)不同頻率的聲音的敏感性是不同的 ，并不能察覺(jué)所有頻率的變化 ， 對(duì)某些頻率不必特別關(guān)注 ， 因此存在聽(tīng)覺(jué)冗余 。 ? 無(wú)失真壓縮法也稱無(wú)損壓縮 ， 一般是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮 ， 對(duì)數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行 概率統(tǒng)計(jì)編碼 ， 使得數(shù)據(jù)流經(jīng)壓縮后形成的代碼流 總位數(shù)大大減少 。 三、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類 三、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的分類 ? 有失真壓縮法也稱有損壓縮 ， 允許一定程度的失真 ， 會(huì)丟失一些人眼和人耳所不敏感的圖像或音頻信息 ， 而且丟失的信息不可恢復(fù) ， 即解壓縮后并不能完全恢復(fù)成原來(lái)的數(shù)據(jù) ， 但是根據(jù)人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的主觀評(píng)價(jià)是可以接受的 ， 有失真壓縮法的冗余壓縮取決于 初始信號(hào)的類型 、 前后的相關(guān)性 、 信號(hào)的語(yǔ)義內(nèi)容 等 ， 壓縮比可以從幾到幾百倍 。 ? 主要用于壓縮 圖像 、 聲音 等信息 。 有三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)評(píng)價(jià)一個(gè)壓縮系統(tǒng) ?壓縮比 ?圖象質(zhì)量 ?壓縮和解壓的速度 ? 另外也必須考慮每個(gè)壓縮算法所需的 硬件和軟件 。 – 模擬圖象質(zhì)量的指標(biāo)：信噪比 、 分辨率 – 必須觀察實(shí)際圖象以后估計(jì) 。所以，壓縮、解壓速度分別估計(jì)。 4．硬軟件系統(tǒng) ? 有些壓縮解壓工作可用軟件實(shí)現(xiàn) 。 硬接線系統(tǒng)速度快 ， 但各種選擇在初始設(shè)計(jì)時(shí)已確定 ， 一般不能更改 。 靜態(tài)圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) JPEG ? JPEG概況 ? JPEG壓縮編碼的基本系統(tǒng) ? （ 1） 數(shù)據(jù)塊準(zhǔn)備 ? （ 2） 離散余弦正變換 DCT ? （ 3） 量化 ? （ 4） DCT系數(shù) Z形掃描 ?
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