《数据压缩技术》PPT课件

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1、多媒体技术与应用第3章数据压缩技术第4章数据存储技术第5章数字音频技术第6章数字图形图像技术第7章数字视频技术第8章网络多媒体技术第9章多媒体操作系统第3章数据压缩技术多媒体技术的核心是计算机实时地综合处理声音、文字、图形、图像等信息，而为了使计算机能够处理这些信息，就必须对它们进行数字化，即把那些在时间和幅度上连续变化的声音、图形和图像信号等，转换成计算机能够处理的、在时间和幅度上均为离散量的数字信号。这个过程，就称为多媒体数据编码。20世纪90年代以来，移动通信等无线接入和多媒体技术的大量引入，同时受到频带

2、的限制，迫使人们采用压缩编码，如今，数据压缩技术的应用已经有了一些封装性很好的软件工具和方法。3.1多媒体信息的计算机表示多媒体信息的主要类型有文本（text）、语音（voice）、音响（audio）、矢量图（vectorgraphics）、位图（bitmap）和视频（video）等。通常，数字化的视频和音频信号其数据量是十分巨大的。例如，一幅640×480点阵的彩色图像（6位色，即65536种颜色/像素）数据量约为4.92MB；对于电视信号，如果以每秒25帧图像的速度进行播放，则要求这种信号必须以不低于122

3、.9Mb/s速度进行数据传输，才不至于造成失真；而音频信号，如果采样频率为44.1kHz，量化为16位双声道立体声，则650MB的光盘只能存放l个小时的播放量，并且要求其传输速率不低于1.4Mb/s。3.1多媒体信息的计算机表示为了达到令人满意的图像、视频画面质量和听觉效果，多媒体系统必须解决视频、音频信号数据的大容量存储和实时传输问题。而这样大的数据量和这么高的数据传输率，对于任何一个多媒体系统都是不小的负担。另一方面，这些多媒体数据之间往往具有很大的相关性和冗余性，确实具有很大的压缩潜力。3.1多媒体信息的

4、计算机表示以位图（BMP）图像为例，图像数据中像素与像素之间无论是在行方向还是在列方向都具有很大的相关性，因而整体上数据的冗余度很大。在允许一定限度失真的前提下，可以对图像数据进行很大程度的压缩（例如转换成JPG格式）。这里所说的失真一般都是在人眼允许的误差范围之内，压缩前后的图像如果不做非常细致的对比很难觉察出两者之间的差别。见图3-1。图3-1bmp图片与jpg图片的比较a）bmp图片，900KBb）jpg图片，41.2KB3.2数据压缩编码技术为了解决存储、处理和传输多媒体数据的问题，除了提高计算机本身的

5、性能以及通信信道的带宽外，更重要的则是对多媒体数据进行高效实时的压缩，压缩的目的是要减少多媒体信息的存储量和传输量，因此，数据压缩编解码自然成为了多媒体技术中的核心技术。3.2.1多媒体的数据量、信息量和冗余量数据是用来记录和传送信息的，或者说数据是信息的载体。对于人类用计算机推理与计算来说，真正有用的不是数据本身，而是数据所携带的信息。多媒体数据，尤其是图像、音频和视频，其数据量是相当大的，但那么大的数据量并不完全等于它们所携带的信息量。在信息论中，这就称为冗余，即：冗余是指信息存在的各种性质的多余度。3.2

6、.1多媒体的数据量、信息量和冗余量多媒体数据中存在的数据冗余主要有以下几种类型。1）空间冗余：这是图像数据中经常存在的一种冗余。在同一幅图像中，规则物体和规则背景（所谓规则是指表面是有序的而不是杂乱无章的排列）的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。2）时间冗余：这是序列图像（电视图像、运动图像）和语音数据中所经常包含的冗余。图像序列中的两幅相邻的图像，后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关，这反映为时间冗余。同理，在语音中，由于人在说话时其发音的音频是一连续和渐变的过程

7、，而不是一个完全时间上独立的过程，因而存在着时间冗余。空间冗余和时间冗余是当我们将图像信号看作是概率信号时所反应出的统计特性，因此有时这两种冗余也被称为统计冗余。3.2.1多媒体的数据量、信息量和冗余量3）信息熵冗余（编码冗余）：信息熵冗余是指数据所携带的信息量少于数据本身而反映出来的数据冗余。4）结构冗余：数字化图像（例如草席图像）中表面纹理存在着非常强的纹理结构，称之为在结构上存在冗余。5）知识冗余：有许多图像的理解与某些基础知识有相当大的相关性。例如人脸的图像有固定的结构等。这类规律性的结构可由先验知识和

8、背景知识得到，此类冗余为知识冗余。6）视觉冗余：人类的视觉系统由于受生理特性的限制，对于图像场的变化并不是都能感知的。这些变化如果不被视觉所察觉的话，我们仍认为图像是完好的或足够好的。这样的冗余，称之为视觉冗余。事实上，人类视觉系统的一般分辨能力估计为26灰度等级，而一般图像的量化采用的是28灰度等级。3.2.1多媒体的数据量、信息量和冗余量说多媒体数据是可以被压缩的，是因为多媒体数据