【正文】 u 人耳的敏感性不能察覺所有頻率的變化，存在聽覺冗余。u 無失真壓縮法也稱無損壓縮，無失真壓縮的特點是壓縮比較小，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格不丟失信息的環(huán)境中，常用的無失真壓縮編碼有如哈夫曼編碼等。主要用于壓縮圖像、聲音等信息。編碼器檢測每一個行程起點位置開始的多次重復的比特或者字符序列，然后將一個相同值的連續(xù)串出現(xiàn)次數(shù)作為行程長度，并將行程長度轉換成代碼，再取用信息源符號的一個代表值作為代碼，這種編碼稱為行程編碼，或稱游程編碼，常用 RLE表示。 RLE的壓縮率的大小取決于圖像本身的特點，可以得到較大的壓縮比。18哈夫曼編碼技術n 假設一個信息源能產生的事件序列中的事件取自一個有限事件集，事件集 S中的任一事件Si發(fā)生的概率為 P(Si)都相等，即 P(Si) ＝ 1/S，則其所能攜帶的信息量 I(Si)定義為 : I(Si)＝－ log2 1/S ＝－ log2 P(Si) （ 3－ 3） 這里 P(Si)是信息源產生的事件為 Si的概率。定義中用 2為底的對數(shù)，并規(guī)定信息量 I(Si)的計量單位為比特（ bit）。20哈夫曼編碼技術n 哈夫曼編碼一般過程如下：u 1. 把事件（消息）按出現(xiàn)的概率由大到小排成一個序列。u 2. 把其中兩個最小的概率 P(Sm1) ，P(Sm)挑出來，且將事件 “1” 賦給其中最小的，即 P(Sm)→1 ；事件 “0” 賦給另一稍大的即 P(Sm1)→ 0。u 4. 將 P(Si)與上面未處理的（ m－ 2）個消息P(Sm2）的概率重新由大到小再排列，構成一個新的概率序列。 22哈夫曼編碼技術u 6. 尋找從每一個信息源事件到概率總和為 1處的路徑，對每一信息源事件寫出 “1” 、 “0” 序列（從樹根到信息源事件節(jié)點）作為碼字。舉一例子來說明這一編碼過程。折中的方法是根據(jù)經驗值人為地給出 Huffman碼表，但這樣的編碼無法達到最佳。 ”和和 “—” 來表示來表示 26個英文字母的變字長編碼。編碼思想編碼思想 :(1) 常用字母用短碼表示（如常用字母用短碼表示（如 E用用 “ j用用 “”表示表示 )編碼方法：通過變字長編碼方式。對常用英文單詞進行的大量統(tǒng)計。找出各字母出現(xiàn)的概率，最后確定 : 第第 4章章 數(shù)字音頻、視頻信號的壓縮數(shù)字音頻、視頻信號的壓縮 4．． 1壓縮編碼基礎壓縮編碼基礎 4．． 1．． 1莫爾斯碼莫爾斯碼 討論：討論： (1)要用固定碼長方式則需要要用固定碼長方式則需要 25 =32,即即 5bit來表示。 (2)莫爾斯碼編碼規(guī)律：先找出統(tǒng)計規(guī)律，然后對出現(xiàn)概率莫爾斯碼編碼規(guī)律：先找出統(tǒng)計規(guī)律，然后對出現(xiàn)概率大的用短碼，反之用長碼。 (3)壓縮對信息質量的影響壓縮對信息質量的影響 : 而這種壓縮對于信息無任何損壞而這種壓縮對于信息無任何損壞，屬無損壓縮。 LZW 編碼n LZW編碼是由 Lemple和 Ziv提出并經 Welch擴充而形成的無損壓縮專利技術。奇妙的是，不管是在壓縮還是在解壓縮的過程中都能正確的建立這個串表，壓縮或解壓縮完成后，這個串表又被丟棄。 n 根據(jù)圖像中使用的顏色數(shù)初始化一個字符串表，字符串表中的每個顏色對應一個索引。30n 設置字符串變量 S S2并初始化為空。反之則越差，可能真的不減反增了 32圖像壓縮預處理技術n 圖像數(shù)據(jù)壓縮的任務是在不影響或少影響圖像質量的前提下，盡量減少圖像的數(shù)據(jù)量。因此亮度值應以最大分辨率進行編碼。 濾波器 能有選擇地刪除、衰減或放大信息216。 預測編碼 統(tǒng)計冗余改進壓縮。 運動補償 用二維圖像位移矢量來預測鄰域圖像的位移值216。 圖像內插法 允許產生中間圖像，因此臨近的圖像可以產生中間像，減少數(shù)據(jù)傳輸和存儲量。 36量 化n 量化是在幅度軸上把連續(xù)值的模擬信號變成為離散值的數(shù)字信號，在時間軸上已變?yōu)殡x散的樣值脈沖，在幅度軸上仍會在動態(tài)范圍內有連續(xù)值，可能出現(xiàn)任意幅度，即在幅度軸上仍是模擬信號的性質，故還必須用有限電平等級來代替實際量值 37n 設信號的整個動態(tài)變化范圍為 A,共分為 M個量化等級；每個量化等級為 △A ,則有： △A =A/M 。 38數(shù)據(jù)壓縮算法的評價n 壓縮倍數(shù)1）壓縮前和壓縮后的總的數(shù)據(jù)量之比2）平均比特數(shù)（ bpdp)表示n 圖像質量 重建圖像質量信噪比 SNR(Signal Noise Ration),即信號與噪聲的方差之比。42n 最常用的是差值脈沖編碼調制法，簡稱為 DPCM。概率預測誤差圖 33 預測誤差分布示意圖45量化輸出輸入電平非均勻量化間隔非均勻量化器46預測編碼技術n 非均勻量化器對于具有相同的輸入信號動態(tài)范圍、相同的圖像主觀評價質量下，輸出的比特數(shù)較低。 47靜態(tài)圖像壓縮編碼的國際標準 JPEGn 靜態(tài)圖像壓縮編碼 JPEG概況n JPEG壓縮編碼的基本系統(tǒng)u（ 1） 數(shù)據(jù)塊準備u（ 2） 離散余弦正變換 DCTu（ 3） 量化u（ 4） DCT系數(shù) Z形掃描u（ 5） DC系數(shù)編碼u（ 6） AC系數(shù)編碼n JPEG壓縮編碼的擴展系統(tǒng)48靜態(tài)圖像壓縮編碼的國際 標準 JPEGn JPEG是國際上彩色、灰度、靜止圖像的第一個國際標準。它不僅適用于黑白、彩色照片和印刷圖片等靜止圖像的壓縮，而且擴大到了彩色傳真、電話會議、新聞圖片的傳送上，以及電視圖像序列的幀內圖像的壓縮編碼也常采用 JPEG壓縮標準。u 2．變換編碼還可以根據(jù)人眼對不同頻率分量的敏感程度而對不同系數(shù)采用不同的量化臺階，以進一步提高壓縮比。u 2．擴展系統(tǒng)（常采用累進編碼或分層編碼方式）。 50JPEG 壓縮編碼的基本系 統(tǒng)n 下面我們討論一個基于離散余弦正變換 DCT的有失真 JPEG編解碼的工作原理，圖 37是基于DCT的 JPEG編碼的過程框圖。對于彩色圖像，可以看作多分量（ Y亮度信號分量和 U和 V色度信號分量）進行壓縮處理。 并假設按 4∶l∶l 取樣格式，即四個亮度分量，一個色差分量 U，一個色差分量 V，則亮度分量就是一個 640480 的數(shù)值矩陣，色差分量是一個 320240 的數(shù)值矩陣。8 ）亮度塊和兩份 1200個（ 320240247。同時將原始圖象的無符號整數(shù)變?yōu)橛蟹栒麛?shù)522. 離散余弦正變換 DCTu2. 離散余弦正變換 DCTu DCT變換是一種正交變化，主要是把時域變換為頻域，變換本身并不進行數(shù)據(jù)壓縮。u 對 DCT系數(shù)進行量化有兩個作用：u ① 降低系數(shù)的幅值 。544. DCT 系數(shù) Z形掃描圖 310 Z形掃描順序 其一維數(shù)組元素的位置順序如圖 310。編碼順序依據(jù) ZZ的序號。u Blocki－ 1 Blocki圖 311 DC系數(shù)的差值 DIFF＝ Di－ Di－ 1DiDi－ 1┅┅┅┅566. AC 系數(shù)的編碼 n Z形掃描將二維量化系數(shù)矩陣轉換成一維數(shù)組ZZ中的 “ 零游程 /非零值 ” 。57JPEG 壓縮編碼的基本系統(tǒng)n 對于中等復雜程度的彩色圖像，其壓縮比與恢復圖像的質量大致如表 310所示。60JPEG 壓縮編碼的擴展系統(tǒng)n 2. 分層編碼運行方式u 水平方向和垂直方向分辨率以 2的倍數(shù)因子下降（降低原始圖像的空間分辨率），導出若干低分辨率的原圖像，分層后再采用 JPEG的壓縮編碼方法進行編碼，隨后以上重復步驟，直到圖像達到完整的分辨率編碼為止。由于是無失真編碼，解碼后的圖像質量很高。u ② 竟爭u 提出了 14個不同的方案 。65MPEG 標準簡介n 1. MPEG—1 標準u MPEG—1 的標準名稱為 “ 動態(tài)圖像和伴音的編碼 ”— 用于速率小于每秒約。u MPEG—1 標準有 3個部分組成：u MPEG—1 視頻（ Video）u MPEG—1 音頻（ Audio）u MPEG—1 系統(tǒng)（ System）6