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第四章 多媒体数据压缩 数据压缩基本概念和方法 4.1.1 PCM脉冲编码调制 原理： （1）根据算法模型，用原有的样本值对新样本进行预测，得到新样本的预测值。 （2）新样本的实际数值 - 预测值 = 预测误差值 （3）对误差值进行编码 由此可见，预测越准确，误差越小，压缩率越高。 总结 总结 4.2 静态图像压缩标准 4.2 静态图像压缩标准 4.2 静态图像压缩标准 4.2 静态图像压缩标准 JPEG四种工作模式 JPEG四种工作模式 4.2 静态图像压缩标准 4.2.1 JPEG编码步骤 4.2.1 JPEG编码步骤 4.2.1 DCT变换——举例 4.2.1 JPEG编码步骤 4.2.1 量化——举例 4.2.1 JPEG编码步骤 4.2.3 JPEG2000标准 JPEG思考题 4.3 动态图像压缩标准 4.3 动态图像压缩标准 4.3 MPEG-1标准 4.3 MPEG-2标准 4.3 MPEG-4标准 4.3 MPEG-7标准 4.3 视频压缩编码标准 MPEG标准中的视频压缩编码技术主要是利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以减少时间冗余度、利用DCT以减少图像的空间冗余度、利用熵编码则在信息方面减少统计冗余度。这几种技术的利用，大大增强了压缩性能。 目前已发布的MPEG标准有MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7，MPEG21。 “运动图像和伴随声音的编码——用于速率在1.5MB/S 以下的数字存储媒体”，于1992年公布。 主要用于多媒体存储与再现，如VCD，MP3 等产品。 能适用于更广阔的领域，主要包括数字存储媒体、广播电视和通信。 主要用于DVD、ATSC、DVB、ISDB等数字电视标准及数字电视机顶盒等产品中。 目前，MPEG-1，MPEG-2已经成为数字电视设备的心脏。 4.1.4 统计编码 统计编码分为定长码和变长码。常用的是变长码。 预测编码和变换编码通过去除数据间的相关性达到压缩的目的；统计编码则根据消息出现的概率分布特性进行压缩编码。 4.1.5 Huffman编码 1952年，Huffman提出从下到上的编码方法，它是一种统计最优的变码长符号编码，让出现最频繁的符号具有最短的编码。 一、编码过程： 即生成一棵二叉树（H树），树中的叶节点为被编码符号及其概率；中间节点为两个概率最小的符号所构成的符号串及其概率所组成的父节点；根节点为所有符号之串及其概率为1。 是一种统计编码，无损 4.1.5 Huffman编码 二、编码步骤： 1、将符号按照出现概率递减的顺序从左到右排列树叶节点； 2、将概率最小的两个符号的概率相加，组成父节点，并计算父节点的概率，并在到左右节点的两根连线上分别标记0和1； 3、重复步骤1和2直到概率相加的结果等于1（即得到根节点），形成一棵二叉树为止； 4、从根节点开始到相应于符号的叶节点的0/1串，就是该符号的二进制编码。 4.1.5 Huffman编码 三、例1： 有一幅40个像素组成的灰度图像，灰度共有5级，分别用符号A,B,C,D,E表示，40个像素中各级灰度出现的次数见下表所示，如采用霍夫曼编码对其压缩，请计算压缩比。 5 6 7 7 15 出现的次数 E D C B A 符号 4.1.5 Huffman编码 四、说明： 1、概率大的符号编码长度短，概率小的符号编码长度长。 2、H树并不是唯一的，即编码结果不唯一，但这仅仅是分配的代码不同，而代码的平均长度是相同的。 例2： 某一事件序列agdfaghdabsb，请写出其霍夫曼编码过程。 1、电视信号 电视系统中，摄像机的功能将镜头前的图像转换为电子信号；电视机的功能是将电子信号转换为活动图像。 4.1.7 电视编码 扫描的两种方式：逐行和隔行方式 三种广播电视标准：NTSC、PAL、SECAM 4.1.7 电视编码 两种电视编码方法：分量编码与复合信号编码 1、混合编码 JPEG和MPEG等压缩标准都采用了多种编码方法。 4.1.8 其他编码 2、行程编码 属于统计编码的一种，无损。 4.1.8 行程编码（RLE） 又称为游程编码，是一种使用广泛的熵编码，它被用于jpeg, mpeg, pdf等编码中。 原理： 将连续相同的数据值序列用一个重复次数和单个数据值来表示。例如， 字符串： AAAAAARRRRTSSSDEEEEEEEEE 行程编码表示为： *6A*4RT*3SD*9E 4.1.8 行程编码（RLE） 说明： （1）*表示RLE编码的开始，后面的字符表示重复次数，数字后的字符