[精选]多媒体技术基础无损压缩.pptx

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1、多媒体技术基础四川大学计算机学院陈虎数字化原理1模拟信号模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）。现实中涉及的许多媒体对象是模拟信号例如：声音、图像、视频等数字信号数字信号是人为抽象出来的在时间上的不连续信号，是离散时间信号的数字化表示，通常由模拟信号获得。计算机处理的对象是数字信号（二进制数“0”和“1”）例如：英文字符以的代码，汉字字符的国标2312-80代码表示都是二进制数字串多媒体系统的数模与模数转换传感器(声音、图像、视频等模拟）计算机（数字）输出设备（数字）输出设备（声音、电视等模拟）模数转换-采样概念：从连续时间信号中提取离散样本的过程；或者说在某些离散的时

2、间点上提取连续时间信号值的过程称为采样。采样按采样间隔可分为:均匀采样与非均匀采样。采样的必要性例如，电影的连续画面，实际上是由一组时间样本快速播放实现的，数字通信系统，微处理器系统对连续时间信号的处理，都是通过采样来实现的。采样是连续时间信号和离散时间信号之间的桥梁，对连续信号而言，随着数字处理技术的发展，越来越迫切地要求连续信号的离散化。采样示例采样当取出的样本一样时，样本对应的连续时间函数却不是唯一的。采样此外，对同一个连续时间信号，当采样间隔不同时也会得到不同的样本序列。结论：没有任何条件限制的情况下，从连续时间信号采样所得到的样本序列，不能唯一地确定原来的连续时间信号，即：一

3、个连续时间信号必须在某一种条件下才能由其样本来表示。采样分析采样样本：采样函数：采样分析已采样信号的频谱：采样函数频谱：原连续时间信号：采样分析对连续时间信号在时域理想采样，就相当于在频域以采样频率s为周期延拓，幅值减小1。要使频谱不混迭，就必须使信号带限，且上述即为时域采样的约束条件从而我们得到怎样抽取样本，样本才能唯一地表征原信号的取样条件，下面为上述分析的一个完整总结－－采样定理。采样定理设是某一个带限信号，在

4、

5、>M时，X（j）=0。如果采样频率s>2M，其中s＝2,那么就唯一地由其样本所确定。已知这些样本值，我们能用如下办法重建：让采样后的信号通过一个增益为T

6、,截止频率大于M，而小于（sM）的理想滤波器，该滤波器的输出就是。2M称为奈奎斯特率；M称为奈奎斯特频率。数据压缩2压缩的必要性音频、视频的数据量很大，如果不进行处理，计算机系统几乎无法对它进行存取和交换。例如：一幅中等分辨率（640×480）的真彩色图像（24像素），它的数据量约为0.9帧，若要达到每秒25帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量约为22。对于声音也是如此，音质的声音每秒将有约为172的数据量。信息论1948年香农发表了题为“通信的数学理论”的论文。运用通信技术与概率论、随机过程、数理统计的方法系统讨论了通信的基本问题，得出了几个重要而带有普遍意义的结论：1.

7、阐明通信系统传递的对象就是信息2.对信息给予科学的定量描述3.提出了信息熵的概念信息论科学体系香农信息论压缩理论有失真信源编码无失真信源编码率失真理论压缩编码等长编码定理变长编码定理最优码构成码码传输理论有噪声信道编码理论码构成纠错码代数编码卷积码网络信道网络信息理论网络最佳码保密理论保密系统的信息理论保密码信息论之父——:301916,,:242001,,熵定义：设随机变量X，取值空间Ω，Ω为有限集合。X的分布密度为p(x)，p(x)()x∈X，则该随机变量的取值不确定程度，即其熵为：当使用2时，熵的单位为比特反映一个信源发出不同信号，具有的平均信息量。熵为什么能够进行压缩信息论认为

8、：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度（信息熵冗余）。冗余的基本概念指信息存在的各种性质的多余度举例：（1）广播员读文稿时每分钟约读180字，一个汉字占两个字节；文本数据量为360B；（2）如果对语音录音，由于人说话的音频范围为20到4，即语音的带宽为4，若设量化位数为8,则一秒钟的数据量为：4×2×8=648则一分钟的数据是480。360B480数据冗余的类别空间冗余时间冗余统计冗余信息熵冗余结构冗余知识冗余视觉冗余听觉冗余数据冗余的类别●空间冗余规则物体和规则背景的表面物理特性都具有相关性，数字化后表现为数据冗余。●时间冗余序列图像（如电视图像和运动图像）和语音数

9、据的前后有着很强的相关性，经常包含着冗余。在播出该序列图像时，时间发生了推移，但若干幅画面的同一部位没有变化，变化的只是其中某些地方，这就形成了时间冗余。数据冗余的类别空间冗余和时间冗余是把图像信号看作概率信号时反应出的统计特性，因此，这两种冗余也被称为统计冗余。●统计冗余●信息熵冗余信息熵实际情况又称编码冗余。信息熵是指一组数所携带的信息量。●结构冗余数字化图像中的物体表面纹理等结构往往存在着冗余数据冗余的类别由图像的记录方式与人对图像的知识