數(shù)字媒體壓縮技術(shù)培訓(xùn)課件-在線瀏覽
2025-04-09 03:51本頁面
【正文】 MPEG、 、 AVS 目錄 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 2 通用的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) – 行程編碼 – 字典編碼 – 熵編碼等 – PCM – DM – DPCM 通用的壓縮方法具有壓縮比低、通用性強(qiáng)等特點(diǎn) 無損壓縮技術(shù) 有損壓縮技術(shù) 目錄 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 編碼的理論基礎(chǔ) ? 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的理論基礎(chǔ)是信息論。 ? 熵是信息量的度量方法，它表示某一事件出現(xiàn)的消息越多，事件發(fā)生的可能性就越小，數(shù)學(xué)上就是概率越小。一個(gè)事件出現(xiàn)的可能性愈小，其信息量愈多，反之亦然。 信息量 = 數(shù)據(jù)量 冗余量 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 ? 信息熵就是將信源所有可能事件的信息量的平均。 I(xj)的含義是信源 X發(fā)出 xj這個(gè)消息（隨機(jī)事件）后，接收端收到信息量的量度。 ? 其中，等概率事件的熵最大，假設(shè)有 N個(gè)事件，此時(shí)熵為： H(X )＝ ＝ ????njjj xPxP12 )(log)(NNNj1log1 21??? N2log數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 (續(xù) ) ? 當(dāng) P(x1)＝ 1時(shí)， P(x2)＝ P(x3)＝ … ＝ P(xj)＝ 0，此時(shí)熵為 H(X)＝－ P(x1) ＝ 0 ? 由上可得熵的范圍為： 0≤ H(X) ≤ )(log 12 xPN2log數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 (續(xù) ) ? 在編碼中用熵值來衡量是否為最佳編碼。 ??njjj xLxP1)()(數(shù)字媒體基礎(chǔ) 信息熵 (續(xù) ) ? 平均碼長與信息熵之間的關(guān)系為： – Lc≥H( X) 有冗余，不是最佳。 – Lc ＝ H(X )最佳編碼（ Lc稍大于 H(X ) ） ? 熵值為平均碼長 Lc的下限。 ? 在源數(shù)據(jù)中出現(xiàn)概率大的信號(hào)，分配的碼字越短；出現(xiàn)概率越小的信號(hào)，其碼字越長，從而達(dá)到用盡可能少的碼表示源數(shù)據(jù)。 2. 把概率最小的兩個(gè)符號(hào)組成一個(gè)新符號(hào) (節(jié)點(diǎn) )，即新符號(hào)的概率等于這兩個(gè)符號(hào)概率之和。 4. 分配碼字。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) ? 霍夫曼編碼構(gòu)造出來的編碼值不是唯一的。 ? 由于編碼長度可變，因此譯碼時(shí)間較長；編碼長度的不統(tǒng)一，也使得硬件實(shí)現(xiàn)有難度。這種編碼方法廣泛地應(yīng)用于各種圖像格式的數(shù)據(jù)壓縮處理中。即將具有相同值的連續(xù)串用其串長和一個(gè)代表值來代替，該連續(xù)串就稱為行程，串長稱為行程長度。代碼斜黑體表示的數(shù)字是行程長度，黑體字后面的數(shù)字代表像素的顏色值。使用變長行程編碼需要增加標(biāo)志位來表明所使用的二進(jìn)制位數(shù)?？梢杂靡恍┖唵蔚拇?hào)代替這些字符串，就可以實(shí)現(xiàn)壓縮，實(shí)際上就是利用了信源符號(hào)之間的相關(guān)性。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 詞典編碼的種類： ? 第一種方法的思想是查找目前正在壓縮的字符序列在以前輸入的數(shù)據(jù)中是否出現(xiàn)過，然后用出現(xiàn)過的字符串代替重復(fù)的部分，它的輸出僅僅是指向早期出現(xiàn)過的字符串 “ 指針 ” 。這類編碼的所有算法都是以 LZ77算法為基礎(chǔ)的。在編碼過程中遇到在 “ 短語詞典 ” 中出現(xiàn)的短語是，編碼器就輸出這個(gè)詞典中的短語“ 索引號(hào) ” ，而不是短語本身。 ? 此算法的一個(gè)改進(jìn)算法是由 Storer和 Szymanski在1982年開發(fā)的，稱為 LZSS算法。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) LZ77算法中涉及的概念 1. 輸入字符流 (input stream)：要被壓縮的字符序列。 3. 編碼位置 (coding position)：輸入數(shù)據(jù)流中當(dāng)前要編碼的字符位置，指前向緩沖存儲(chǔ)器中的開始字符。 5. 窗口 (window)：指包含 W個(gè)字符的窗口，字符是從編碼位置開始向后數(shù)也就是最后處理的字符數(shù)。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) LZ77算法具體步驟 （ 1）把編碼位置設(shè)置到輸入數(shù)據(jù)流的開始位置。 （ 4）如果前向緩沖存儲(chǔ)器不是空的，則把編碼位置和窗口向前移 (Length+1)個(gè)字符，然后返回到步驟（ 2）。 ? LZW編碼是圍繞稱為詞典的轉(zhuǎn)換表來完成的。 符串 (String)：前綴＋字符。 (Current prefix)： (Current character)： (Current code word)： 數(shù)字媒體基礎(chǔ) LZW編碼算法執(zhí)行步驟 1. 開始時(shí)的詞典包含所有可能的根 (Root)，而當(dāng)前前綴 P是空的； 2. 當(dāng)前字符 (C) ： =字符流中的下一個(gè)字符； 3. 判斷綴 符串 P+C是否在詞典中 1）如果 “ 是 ” ： P ： = P+C // (用 C擴(kuò)展 P) ； 2）如果 “ 否 ” ：① 把代表當(dāng)前前綴 P的碼字輸出到碼字流；② 把綴 符串 P+C添加到詞典；③ 令 P ： = C //(現(xiàn)在的 P僅包含一個(gè)字符 C)； ? 判斷字符流中是否還有字符要編碼 1）如果 “ 是 ” ，就返回到步驟 2； 2）如果 “ 否 ” ：① 把代表當(dāng)前前綴 P的碼字輸出到碼字流；② 結(jié)束。 ? PCM編碼包括如下三個(gè)過程： – 采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散的樣本脈沖序列。 – 編碼，用一定位數(shù)的脈沖碼組表示量化采樣值。 數(shù)字媒體基礎(chǔ) 增量調(diào)制（ DM） ? 增量調(diào)制也稱△調(diào)制 (DM)，它是一種預(yù)測編碼技術(shù)，是 PCM編碼的一種變形。如果實(shí)際的采樣信號(hào)與預(yù)
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