多媒体技术第2章多媒体技术基础

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1、第2章多媒体技术基础数据压缩技术2.1数据压缩标准2.2数字音频技术2.3图形与图像处理2.4计算机动画技术基础2.5多媒体视频处理技术基础2.62.1数据压缩技术2.1.1数据压缩的基本原理2.1.2数据压缩方法的分类2.1.3数据压缩算法评价指标2.1.1数据压缩的基本原理多媒体的数据量、信息量和冗余量数据压缩的对象是数据，数据是信息的载体，用来记录和传送信息。冗余是指信息存在的各种性质的多余度。信息量与数据量的关系可以表示为：数据量=信息量+数据冗余数据压缩的目的——尽量减小数据冗余量，尽量保留主要信息量。2.1.1数据压缩的基本原

2、理多媒体数据压缩技术就是利用多媒体数据的冗余性来减少多媒体数据量的方法。常见多媒体数据冗余类型如下：1.空间冗余2.时间冗余3.信息熵冗余4.视觉冗余5.结构冗余6.知识冗余空间冗余一幅图像表面上各采样点的颜色之间往往存在着空间连贯性图像数据中经常存在的一种冗余，如规则物体和规则背景（像素相关性强）。视频和音频中存在的、在时间尺度上相关的一种冗余，如相邻帧之间像素的相关性；语音的连续和渐变过程。时间冗余信息熵冗余称为编码冗余，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。例如:自然界的很多状态不可能正好用2的整数次幂来表示,这样

3、就会造成编码冗余。视觉冗余人类听觉的频率范围为20Hz～20kHz；人类视觉的灰度分辨能力估计为26等级，而一般图像采用的是28灰度等级。人类的感觉系统由于受生理特性的限制，对于多媒体数据的某些变化（如失真）并不是都能感知的，这类冗余称为视/听觉冗余。结构冗余有些图像存在着非常强的纹理结构，我们称它们在结构上存在冗余。例如，布纹图像和草席图像。图像的某个区域中存在着非常强的纹理结构。2.1.2数据压缩方法的分类压缩处理由两个过程组成编码过程，即将原始数据经过编码进行压缩，以便存储与传输；解码过程，此过程对编码数据进行解码，还原为可以使用的

4、数据。数据压缩分为两种类型：无损压缩和有损压缩。无损压缩混合压缩有损压缩2.1.2数据压缩方法的分类无损压缩（冗余压缩、熵编码）法：无损压缩法去掉或减少了数据中的冗余量，这些冗余量是可以重新恢复的;无损压缩是可逆的过程。例如：压缩软件WinRAR应用。注意：无损压缩特点是压缩比小。无损压缩法不会产生失真，一般用于文本数据的压缩。其原理是统计压缩数据中的冗余(重复的数据)部分。例如：RLE编码是将数据流中连续出现的字符用单一记号表示。例如,字符串AAABCDDDDDDDDBBBBB可以压缩为3ABC8D5B。RLE编码简单直观，编码/解码速

5、度快，许多图形和视频文件，如.BMP.TIFF及AVI等格式文件的压缩均采用此方法.无损压缩有损压缩（熵压缩）法：有损压缩减少了信息量，而这些损失信息量是不能再恢复的;有损压缩法是不可逆的。注意：有损压缩特点是压缩比大，但不可逆。对图像、声音、动态视频等数据的压缩，压缩比将达到几十倍甚至上百倍。2.1.2数据压缩方法的分类混合压缩混合压缩是利用了各种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折衷。该方法在许多情况下被应用，如JPEG和MPEG标准就采用了混合编码的压缩方法。2.1.3数据压缩算法的综合评价指标衡量一种数据压

6、缩技术好坏的指标是：压缩比要大；实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度快；恢复效果要好。1.压缩的倍数（压缩率）由压缩前后的总的数据量之比来表示。每个像素显示的比特数2.1.3数据压缩算法的综合评价指标2.图像质量3.压缩和解压缩的速度对称压缩：压缩和解压缩实时进行非对称压缩：解压缩是实时的压缩的计算量:通常压缩的计算量比解压缩的计算量大。如MPEG的压缩编码计算量约为解码的4倍。2.2数据压缩标准2.2.1静态图像压缩标准JPEG2.2.2动态图像压缩标准MPEG2.2.3视频会议压缩标准H26.X2.2.4数字音频/视频编/解码标准AV

7、S2.2.1静止图像压缩编码标准(JPEG)“联合图像专家组”JPEG(jointphotographicexpertsgroup)是“多灰度连续色调静态图像压缩编码”(简称JPEG标准)。适应于彩色和单色多灰度静止数字图像的压缩标准。JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：第一部分是无损压缩第二部分是有损压缩。通常压缩20-40倍。2.2.1静止图像压缩编码标准(JPEG)2.2.2动态图像压缩标准MPEGMPEGMPEG是活动图像专家组(MovingPictureExportsGroup)英文的缩写。是为数字视/音频

8、制定压缩标准的专家组。MPEG组织现在是制定“活动图像和音频编码”标准的组织。MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和