《压缩编码标准》PPT课件

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1、第6章多媒体数据的压缩.6.1数据压缩概述数据压缩的必要性数据冗余6.2数据压缩的基本原理信息编码基础数据压缩方法6.3数据压缩的编码算法统计编码（行程编码哈夫曼编码算术编码）预测编码变换编码6.4常用多媒体数据压缩标准音频压缩编码标准静态图像压缩标准动态图像压缩标准视频压缩编码标准6.1数据压缩概述1、压缩的必要性声音、图像、视频和动画的数据量太大声音1分钟立体声音乐采样频率为44.1KHZ，16位量化精度的数据量为44.1*1000*16*2*60/8=10.09MB存储一首4分钟的歌曲约需40MB图像1副640*480的RGB彩色

2、图像的存储容量为640*480*24/8=900KB视频1秒钟（25帧/秒）的视频数据量为25*900KB=21.97MB1张650MB的CDROM光盘只能存储约650/21.97=29.59秒的视频空间冗余：图像内部相邻像素之间的相关性时间冗余：视频序列中前后帧之间的相关性视觉或听觉冗余（人眼或人耳具有一定的掩蔽效应）知识冗余（具有规律性的结构，用于图像理解上，如人脸）统计冗余（字符出现的频率具有一定的规律性）结构冗余（具有纹理结构的图像区域）信息熵冗余（又叫编码冗余，用相同位数进行编码产生的冗余）2数据冗余6.2数据压缩的基本原理1

3、、信息编码基础压缩的实质：根据数据的内在联系将数据从一种编码映射为另一种编码，又叫压缩编码。编码器（压缩）存储器或网络解码器（解压缩）输入数据输出数据数据压缩过程数据压缩方法的衡量指标压缩率：越大越好压缩质量：数据失真越小越好压缩与解压缩的速度：速度越快越好2、数据压缩方法无损压缩有损压缩混合编码预测编码变换编码PCM编码DPCM编码ADPCM编码帧间预测编码离散余弦变换K-L变换小波变换JPEGMPEGH.261行程编码哈夫曼编码算术编码香农编码LZW编码统计编码6.3数据压缩的编码算法一、无损压缩：减少或去除数据中的冗余，可以无失真

4、地还原成原来的数据，一般适合压缩数据或程序，但是压缩比较小，一般在2：1到5：1之间。序号编码方法基本原理1行程编码将重复出现的数值序列采用出现次数和单个数值来表示2哈夫曼编码利用不同码字出现的概率不同，出现概率大的码字短，出现概率小的码字长。3算术编码将编码的消息表示成0到1之间的一个间隔，消息越长，间隔就越小，编码所需二进制位数越多。1.行程编码（游程编码）原理:将连续相同的数据序列用重复次数和单个数据来表示。应用：用于图像文件的压缩（尤其适合于由计算机生成的图像）如bmp和tiff等图像格式。（1）多值信息的编码编码格式：信息重复

5、次数+被重复的信息例：字符串为：atttefppppppddddss行程编码为：a3tef6p4d2s（2）二值信息的编码编码格式：0或1重复的次数例如二进制数据流为000111111000001111假设行程约定以0开始，则编码为：3654若约定以1开始，则编码为：036542.哈夫曼（Huffman）编码算法步骤：（1）按照符号出现的概率大小进行排序（2）把最小的两个概率值相加，得到一个新的概率序列（3）重复上述两个步骤，直到概率值为1（4）从后往前进行编码，概率大的赋予1，概率小的赋予0。（反过来也可以)（5）写出每个符号的码字例

6、1：字母ABCDE出现的概率分别为0.15、0.25、0.1、0.37和0.13，其哈夫曼编码为：P(C)=0.1P(E)=0.13P(CE)=0.23P(A)=0.15P(ACE)=0.38P(B)=0.25P(D)=0.37P(BD)=0.62P(ACEBD)=100001111A:00B:10C:010D:11E:011假设共有100个字符,若采用等长编码，每个字符至少需要3位二进制，100个字母需要300位，采用哈夫曼编码则只需要15*2+25*2+10*3+37*2+13*3=223位。压缩比为300：223=1.34：1例2

7、：字母ABCDE出现的概率分别为0.53、0.25、0.07、0.05和0.1，其哈夫曼编码为：A:1B:01C:0011D:0010E:000若采用等长编码，至少需要3位二进制，100个字母需要300位，采用哈夫曼编码则需要:53*1+25*2+7*4+5*4+10*3=181位压缩比为300：181=1.65:10P(E)=0.1P(D)=0.05P(C)=0.07P(DC)=0.12P(EDC)=0.22P(B)=0.25P(EDCBA)=1000111P(EDCB)=0.47P(A)=0.53013、算术编码编码原理：将被编码信

8、源表示为[0，1）区间的一个实数，根据各符号出现的概率构造其所在区间，随着信息字符的不断出现，其所在区间越来越小，对应表示的实数也越来越小。例：假设有一个4个符号的信源A={a1，a2，a3，a4}，各符号