《多媒体技术》讲稿第4章.ppt

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1、第4章多媒体信息压缩技术本章主要讨论的问题：1.数据压缩的必要性2.数据压缩的信息论基础3.常用的数据压缩方法4.动态视频压缩关键技术本章作业第4章信息压缩技术4.1.数据压缩的必要性根据多媒体数据的特点，从目前的应用状况来看，数据压缩技术是多媒体技术中最重要的关键技术之一。多媒体技术应用和发展，得益于多媒体数据压缩技术的突破性进展。从如下两方面说明数据压缩的必要性:⑴声音⑵图像①静态图像②动态视频《返回提要》第4章信息压缩技术4.1.数据压缩的必要性⑴声音具有CD音乐激光唱盘音质波形声音的典型参数：①采样频率44.1KHz②量化位数：16

2、位③立体声声道数：2④数据量：约0.17MB/秒根据上面公式可以计算出以上数据量所需的存取时间：在650MB的光盘中存放时间约1小时。《返回》第4章信息压缩技术4.1.数据压缩的必要性⑵图像①静态图像：一幅中等分辨率的位图图像（640×480，256色），典型参数为：●图像分辨率：640×480●图像颜色数：256（=28）●颜色深度(位)：8●数据量为：约0.3MB根据下面公式：对于以上数据量，在1.44MB的软盘中能存放约5幅静态图像。若用速率（2,400bps）的电话线传输，一幅静态图像约需要传送17分钟。《下一页》《返回》第4章信息

3、压缩技术4.1.数据压缩的必要性②动态视频：一幅中等分辨率24位真彩色的位图图像（640×480，24位/像素），典型参数为：●图像分辨率：640×480●图像颜色数：16,777,216（=224）●颜色深度(位)：24●数据量为：约0.9MB对于以上数据量，若用NTSC制式（30帧/秒）播放动态视频，需要约27MB/秒的视频传输速度，在650MB的光盘中存放时间约24秒。第4章信息压缩技术4.1.数据压缩的必要性在不经过数据压缩情况下，CD唱机和CD视频播放机根本无法达到实用目的。目前一张650MB的CD激光唱盘可以连续播放2小时以上的

4、立体声音乐，而一张650MB的CD激光视盘可以连续播放75分钟的视频电影。说明压缩的余地相当大。同样，传输中也存在同样的困难。网络带宽受限。《返回》《返回提要》第4章信息压缩技术4.2.数据压缩的信息论基础信息论是数据压缩的重要理论基础。信息之所以能进行压缩，是因为信息本身通常存在很大的冗余量。根据信息论的观点，若信源编码的熵大于信源的实际熵，则该信源中一定存在冗余。因此，在数据存储或传输时，通过对信源选择优化的编码方案，消除了冗余，也就达到了数据压缩目的。(如无损压缩)《下一页》信息冗余三种基本的信息冗余编码冗余自然码，码字长度L编码效率

5、像素间冗余与像素间相关性直接联系着的数据冗余(统计冗余)结构空间冗余（几何冗余）心理视觉冗余人眼不是对所有视觉信息有相同的敏感度。马赫带效应知识冗余返回统计冗余图像数据存在大量的统计特征的重复，这种重复包括静态单帧图像数据在空间上的冗余和音频、视频数据在时间上的冗余。在动态图像序列中，前后两帧图像之间具有较大的相关性，表现出帧与帧之间的重复，因而存在时间冗余。返回结构冗余有些图像从大面积上或整体上看存在着重复出现的相同或相近的纹理结构，例如布纹图像和草席图像，被称为结构冗余。返回几何冗余返回知识冗余有许多图像的理解与图像所表现内容的基础

6、知识(先验或背景知识)有相当大的相关性，从这种知识出发可以归纳出图像的某种规律性变化，这类冗余称为知识冗余。知识冗余的一个典型例子是对人像的理解，比如，鼻子上方有眼睛，鼻子又在嘴的上方等。返回视觉冗余人类的视觉系统实际上只在一定程度上对图像的变化产生敏感，即图像数据中存在着大量人类视觉觉察不到的细节。事实上，人类视觉系统的一般分辨力为64灰度级，而一般图像量化采用的是256灰度级，这类冗余称为视觉冗余。256色标准图像转换成的灰度图24比特标准图像转换成的灰度图返回第4章信息压缩技术4.2.数据压缩的信息论基础一般来说，数据压缩主要是通过数

7、据压缩编码来实现的。要想使编码有效，必须建立相应的系统模型。在给定的模型下，通过数据编码来消除冗余，大致分为如下几种情况：第一种情况是，由于信源符号之间存在相关性，消除了相关性，意味着数据压缩。譬如，位图图像像素与像素之间的相关性，动态视频帧与帧之间的相关性。通常采用预测编码、变换编码。上一页第二种情况是，由于信源符号之间存在分布不等概性，根据不同符号出现的不同概率分别进行编码，概率大的符号用较短的码长编码，概率小的符号用较长的码长编码，最终使信源的平均码长最短。如统计编码。第三种情况是，利用信息内容本身的特点（如自相似性），用模型的方法，

8、对需传输的图像进行参数估测。如模型编码。《返回提要》第4章信息压缩技术4.3.常用的数据压缩方法<1>概述<2>数据压缩方法分类<3>常用的数据压缩算法①预测编码(DPCM、AD