多媒体技术基础及应用教学课件.ppt
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1、1,多媒体技术基础及应用,北京广播电视大学 吕小星 副教授,2,第4章 多媒体数据压缩编码技术,4.1 多媒体数据压缩编码的重要性和分类 4.2 量化 4.3 统计编码 4.4 预测编码 4.5 变换编码 4.6 多媒体数据压缩编码的国际标准,3,第4章 多媒体数据压缩编码技术,本章重点掌握,静态图像压缩编码的国际标准(JPEG),4,第4章 多媒体数据压缩编码技术,本章讲课思路:,静态图像压缩编码的国际标准(JPEG),变换编码,统计编码,预测编码,数据压缩的基本概念,5,第一部分 数据压缩的基本概念,6,数据压缩的基本概念,1.什么叫数据压缩? 2.多媒体数据压缩的必要性 3.多媒体数据压
2、缩的可能性 4.数据压缩技术实现的可能性 5.数据压缩标准及应用,7,1.什么叫数据压缩? 定义(1): 数据压缩就是以最少的数码表示信源所发的信号,减少容纳给定消息集合或数据采样集合的信号空间。,4.1 多媒体数据压缩编码 的重要性和分类,8,“信源”可以是数据、静止图象、语音、电视或其他需要存储和传输的信号; “信号空间”是指信号集合所占的空域、时域和频域空间。 “最少”是指在保证信源的一定质量或者说是有效的前提下的最少。,1.什么叫数据压缩?,9,空域、时域和频域空间是指: 1.物理空间:如存储器、磁盘、磁带、光盘等数据存储介质。 2.时间区间:如传输给定信源所需的时间。3.电磁频谱区域
3、:如传输给定信源所需的带宽。,1.什么叫数据压缩?,10,2.多媒体数据压缩的必要性 多媒体信息包括文本、声音、动画、图形、图像以及视频等多种媒体信息。经过数字化处理后其数据量是非常大的,如果不进行数据压缩处理,计算机系统就无法对它进行存储和交换。,11,多媒体数据数字化后的海量性,一幅512512的彩色图像,每像素用8bit表示, 则其大小为: 51251283=629145bit 6.3M bit =768kB,(1)彩色图象数据,12,多媒体数据数字化后的海量性,上述彩色图像按NTSC制,每秒钟传送30帧,其每秒的数据量为: 6.3Mbit 30帧/s =188M bit/s = 23.
4、5MB/s 一个650MB的硬盘可以存储的图象为: 650MB /23.5MB/s = 27.5s(秒),13,多媒体数据数字化后的海量性,双通道立体声激光唱盘(CD-A),采样频率为44.1kHz,采样精度为16位/样本,其1秒钟的音频数据量为: 44.1103162 =1.41Mb/s 一个650MB的硬盘可以存储 约1小时的音乐。,(2)音频数据,14,多媒体数据中存在不存在“数据冗余”吗? (1)信息量与数据量的关系 I = D du 其中:I 信息量 D数据量 du冗余量,3.多媒体数据压缩的可能性,15,多媒体数据中存在不存在“数据冗余”吗? (2)语音数据 中文广播员一分钟读18
5、0个汉字,一个汉字存 储两个字节,共需360个字节。采样频率为8kHz。 采样1分钟,其数据量为: 8K/s60s = 480 K B/分 一分钟的数据冗余为 480KB/360B=1000(倍)的冗余,16,多媒体数据中存在不存在“数据冗余”吗? (3)图像数据的数据冗余 空间冗余 时间冗余,17,空间冗余 空间冗余也称为空域相关,一幅图像是由若干个像素组成的,在相邻像素之间相关性很大,有很大的信息冗余,这就是空间冗余。,18,空间冗余 例: 图像中的“A”是一个规则物体。光的亮度、饱和度及颜色都一样,因此,数据A有很大的冗余。,A,19,时间冗余 时间冗余也称为时域相关。在运动图像中,相邻
6、帧之间也存在着很大的相关性。,20,时间冗余,例: 序列图像,F2,F1,21,结构冗余 纹理的统计冗余 图像区域的相同性冗余 知识冗余 视觉冗余 信息熵冗余,(4)其它类型的数据冗余,22,结构冗余,有些图像有非常强的纹理结构。图像的像素值存在着明显的分布模式。例如,方格状的地板图案、草席图结构等。我们称此为结构冗余。,23,纹理的统计冗余,有些图像纹理尽管不严格服从某一分布规律,但是它在统计的意义上服从该规律。利用这种性质也可以减少表示图像的数据量,所以我们称之为纹理的统计冗余。,24,图像区域的相同性冗余,是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相同或相近,从而产生的数据重复性存储
7、,这就是图像区域的相似性冗余。,25,知识冗余,图像的理解与某些基础知识有关。 例:人脸的图像有同样的结构:嘴的上方有鼻子,鼻子上方有眼睛,鼻子在中线上,26,视觉冗余,人类的视觉系统对图像场的敏感区是非均匀和非线性的。然而,在记录原始的图像数据时,通常假定视觉系统是线性的和均匀的,对视觉敏感和不敏感的部分同等对待,从而产生了比理想编码(即把视觉敏感和不敏感的部分区分开来编码)更多的数据,这就是视觉冗余。 例:人类视觉分辨率为2 ,但常用2 就是数据冗余。,6,8,27,信息熵冗余,信息量: 指从N个相等的可能事件中选出一个事件所需要的信息度量和含量。 信息熵:指一团数据所带的信息量,平均信息
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