多媒体技术与应用实例 教学课件 作者 薛召军 第10章__多媒体数据压缩原理与方法.ppt

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1、本课程总体内容设计1、多媒体概述2、数字音频3、数字图像基础4、图像处理软件的应用5、数字视频6、二维动画7、三维动画8、多媒体创作PowerPoint9、多媒体创作AuthorWare10、多媒体数据压缩原理方法11、多媒体硬件技术基础第十章多媒体数据压缩原理及方法10.1数据压缩的基本原理？10.2数据压缩的基本方法？10.3JPEG压缩编码？10.4数字视频压缩？10.5图像压缩示例？10.1数据压缩的基本原理多媒体产品所涉及的媒体文件种类多、数据量大，保存、传送和携带都非常不方便，因此需要将其进行压缩。数据压缩实际上是一个编码过程，即把原始数据进行重新编码，其中既包含硬件技

2、术，又包含软件技术，但是数据压缩的实现都是数学运算的结果。1、数据压缩的必要性（1）文本的数据量假设屏幕显示分辨率为1024×768，字符为16×16点阵，每个字符用4个字节表示，则显示一屏字符所需要的存储空间？单个字符的像素数：16×16屏幕的总像素数：1024×768一屏字符的个数：（1024×768）÷（16×16）所需存储空间为：（1024×768）/（16×16）×4B=12288B（约合12KB）假定图像分辨率800×600，24位真彩色存储，其存储空间约为多少？每个像素的数据量：24bit＝3Byte整幅图像的数据量：800×600×3B（2）图像的数据量假定模拟声音频

3、率22050Hz，其数字采样频率44100Hz，采样精度16bit，双声道立体声模式，则1min的数据量？44100Hz×2B(16bit采样精度)×2(双声道)×60s＝10MB/min（3）音频的数据量中等分辨率（640×480像素）、真彩色（24位/像素），每秒25帧全动态显示，则每秒钟的数据量是多少？640×480×24×25＝184320000（bit）＝184.32Mb（4）视频的数据量冗余举例一般播音员的播音频率为4kHz，采样频率需要高出播音员的声音频率（通常为2倍的关系），采样频率取保守值8kHz，采用8bit精度存储，那么每分钟的数据量：8kHz×8bit×60s

4、/min÷8＝480kB/min播音员的播音语速一般为每分钟180个字，计算机中用2B（16bit）表示一个汉字，那么播音员每分钟阅读的汉字共占用360B（180×2B）2、数据冗余白色墙壁上挂了一幅画，照片表现为：除了挂画的地方，其余的地方全是相同的白色，此为空间冗余。3、冗余分类[1]空间冗余在播放有序排列的图像时，相邻画面中同一位置的内容有变化，其余内容没有变化（即画面视觉效果相对静止），这时相邻画面无变化的内容就构成了时间上的冗余。[2]时间冗余数字图像中具有规则纹理的表面、大面积相互重叠的雷同图案、规则有序排列的图形等，都在结构上存在数据冗余，称为结构冗余。[3]结构冗余●

5、人类的视觉敏感度有一定限度，图像色彩、亮度、层次、轮廓的微小变化一般不易察觉，这就产生了视觉冗余。如，一幅最普通具有256灰度级的图像，其很多细节无法察觉。●人类对声音的敏感度也是不均匀的，总是对某些频率的声音特别敏感，而对另一些频率的声音不太敏感。224色28色[4]视觉冗余数据压缩的核心是计算方法，不同的计算方法产生不同形式的压缩编码。如果数据压缩之前的原始数据与解码后的数据完全一致，即意味着数据没有发生任何损失，对应的压缩算法即为无损压缩编码。若解码后的数据与原始数据不一致，则为有损压缩编码。10.2数据压缩的基本方法●无损压缩编码压缩数据还原后，与原始数据一致(可逆编码)霍夫

6、曼编码行程编码算术编码……●有损压缩编码压缩后再还原，数据有损失。(不可逆编码)预测编码变换编码统计编码……（1）行程编码（RunLengthCoding），或游程编码此编码方法为最简单、最古老的压缩技术之一，主要是检测重复位或字符序列，并用其出现次数取而代之。该方法又分两种模式，一种是消零（或消空白），二是行（游）程（runlength）编码。用一个符号值（或串长）代替具有相同值的连续符号，使符号长度少于原始数据的长度。连续符号构成了一段连续的“行程”，因此而得名。1、无损压缩编码一个字符串：74230000000000025698700000546消零编码：7423Z112569

7、87Z5546例消零后的位数远远少于原始数字串的位数。!行程编码中的消零法：将数字中连续的“0”或文本中连续的空白用一个标识符（或特殊字符）后跟数字N（N代表连续“0”的个数）代替。一个字符串：mchanaaaaaaaaaIeer行程编码：mchanaM9Ieer（该字符a＋记号M＋重复次数9）例行程编码：任何重复的字符序列可被一个短格式取代，可标识为：该字符＋记号（M）＋重复次数。若字符仅重复两次，就没有必要使用行程编码。!●霍夫曼编码（Huffman）