多媒体技术原理及应用 ppt课件.ppt

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1、第2章多媒体数据压缩技术信息表示与编码常用的数据压缩技术静态图像压缩标准JPEG运动图像压缩编码标准MPEG视听通信编码解码标准H.26X声音压缩技术2.1信息表示与编码数字化表示彩色空间多媒体数据转换2.1.1概述传统上用模拟方式表示声音和图像信息。易出故障，常产生噪音和信号丢失，且拷贝过程中噪音和误差逐步积累；模拟信号不适合数字计算机加工处理。数字化处理：巨大的数据量。采样定理：仅当采样频率≥2倍的原始信号频率时，才能保证采样后信号可被保真地恢复为原始信号。采用8bit数字化，从而1秒钟电视信号的数据量约为99.2Mbits。即约为100Mbps。650MB的CD-ROM仅能存约1

2、分钟的原始电视数据。若HDTV(1.2Gbps)，一张CD-ROM还存不下6秒钟的HDTV图像。人说话的音频一般在20Hz~4kHz，即人类语音的带宽为4kHz。依据采样定理，设数字化精度为8b，则1秒钟信号量为64kbits。因此，人讲1分钟话的数据量为480kB。数字化处理的关键问题－数据压缩压缩的基础－数据冗余空间冗余时间冗余信息熵冗余结构冗余知识冗余视觉冗余其他冗余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的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成象结构在数字化其他中就表现为数据冗余。时间冗余这是序列图像和语音数据中所经常包含的冗余。图像序列中

3、的两幅相邻的图像之间有较大的相关性，这反映为时间冗余。在语言中，由于人在说话时发音的音频是一连续的渐变过程，而不是一个完全时间上独立的过程，因而存在时间冗余。信息熵冗余信息熵是指一组数据所携带的信息量，它定义为：H=-∑i=0N-1Pilog2PiN为数据类数或码元个数，Pi为码元yi发生的概率.为使信息编码单位数据量d接近于或等于H，应设：d=∑i=0N-1Pib(yi)其中b(yi)是分配给码元yi的比特数，理论上应取b(yi)=-log2Pi.实际一般取b(y0)=b(y1)=…=b(yK-1).例如，英文字母编码码元长为7bit，即b(y0)=b(y1)=…=b(yK-1)=7

4、，这样d必然大于H，由此带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余。结构冗余有些图像从大域上看存着非常强的纹理结构，我们称它们在结构上存在有冗余。例如，布纹图像和草席图像。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。比如说嘴的上方有鼻子，鼻子的上方有眼睛，鼻子位于正脸图像的中线上等。这类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。视觉冗余人类视觉系统对于图像场的任何变化，并不是都能感知的。例如，对于图像的编码处理时，由于压缩或量化截断引入了噪声而使图像发生了一些变化，如果这些变化不能为视觉所感知，仍认为图像足够好。事实上人类视觉系

5、统一般分辨能力约为26灰度等级，而一般图像量化采用28灰度等级，这类冗余我们称为视觉冗余。其他冗余例如，由图像的空间非定常特性所带来的冗余。2.1.2数字图像编码技术1.彩色空间常见模型：RGB彩色空间HSI彩色空间YUV彩色空间YIQ彩色空间RGB彩色空间R、G、B是彩色最基本表示模型，也是计算机系统中所使用的彩色模型。RGB5：5：5方式用2个字节表示一个像素，具体位分配见图2.1。图2.1RGB5：5：5方式RGB8：8：8方式R、G、B三个分量各占一个字节。T(1b)R(5b)G(5b)B(5b)HSI彩色空间这种模型中，用H(Hue，色调)、S(Saturation，饱和度

6、)、I(Intensity，光强度)3个分量来表示一种颜色，这种表示更适合人的视觉特性。YUV彩色空间Y为亮度信号，U、V是色差信号(B-Y，R-Y)。PAL制式彩色空间即为YUV。优点是亮度和色差信号分离，容易使彩色电视系统与黑白电视信号兼容。国际无线电咨询委员会根据实验认为采用双倍度采样4：2：2方案效果较好，提出CCIR601标准。变换公式（YUV<--->RGB）Y=0.299*R+0.587*G+0.114*B；U=-0.169*R-0.332*G+0.500*B；V=0.500*R+0.419*G-0.081*BYIQ彩色空间广播电视系统另一种常用的亮度与色差分离的模型。N

7、TSC制式彩色空间即为YIQ。这里Y是亮度，I和Q共同描述图像的色调和饱和度。变换公式(YIQ<--->RGB)Y=0.299*R+0.587*G+0.114*BI=0.211*R-0.523*G+0.312*BQ=0.596*R-0.275*G-0.322*B2.数字图像文件格式TIFPCXGIF、TGA、BMP、DVI、JPEG等TIF文件格式由美国AldusDeveloper’sDesk和Microsoft制定结构文件头(8B)参数指针表