数字媒体压缩术.ppt

2.4.2 LZW算法 LZW压缩算法是一种新颖的压缩方法，它采用了一种先进的串表压缩，将每个第一次出现的串放在一个串表中，用一个数字来表示串，压缩文件只存贮数字，则不存贮串，从而使图像文件的压缩效率得到较大的提高。 LZW编码是围绕称为词典的转换表来完成的。 LZW算法中的术语和符号 前缀(Prefix)： 在一个字符之前的字符序列。 缀-符串(String)：前缀＋字符。 码字(Code word)： 码字流(Codestream)： 词典(Dictionary)： 缀-符串表。 当前前缀(Current prefix)： 当前字符(Current character)： 当前码字(Current code word)： LZW编码算法执行步骤 开始时的词典包含所有可能的根(Root)，而当前前缀P是空的； 当前字符(C) ：=字符流中的下一个字符； 判断缀-符串P+C是否在词典中 1）如果“是”：P ：= P+C // (用C扩展P) ； 2）如果“否”：① 把代表当前前缀P的码字输出到码字流；② 把缀-符串P+C添加到词典；③ 令P ：= C //(现在的P仅包含一个字符C)； 判断字符流中是否还有字符要编码 1）如果“是”，就返回到步骤2； 2）如果“否”：① 把代表当前前缀P的码字输出到码字流；② 结束。 2.5 脉冲编码调制 脉冲编码调制 (PCM)就是将模拟调制信号的采样值变换为脉冲码组。 PCM编码包括如下三个过程： 采样，将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。 量化，将离散时间连续幅度的抽样信号转换成为离散时间离散幅度的数字信号。 编码，用一定位数的脉冲码组表示量化采样值。 PCM系统原理图 PCM编码的优点 有很强的抗干扰性 能方便的利用计算机编程，实现各种智能化设计。 2.6 增量调制（DM） 增量调制也称△调制(DM)，它是一种预测编码技术，是PCM编码的一种变形。 DM是对实际的采样信号与预测的采样信号之差的极性进行编码，将极性变成“0”和“1”这两种可能的取值之一。如果实际的采样信号与预测的采样信号之差的极性为“正”，则用“1”表示；相反则用“0”表示，或者相反。 DM波形编码的原理 在开始阶段增量调制器的输出不能保持跟踪输入信号的快速变化，这种现象就称为增量调制器的“斜率过载” 。 在输入信号缓慢变化部分，即输入信号与预测信号的差值接近零的区域，增量调制器的输出出现随机交变的“0”和“1”。这种现象称为增量调制器的粒状噪声。 2.7 差分脉冲编码调制 差分脉冲编码调制（DPCM）是利用样本与样本之间存在的信息冗余度来进行编码的一种数据压缩技术。 差值脉冲编码调制是利用信号的相关性找出可以反映信号变化特征的一个差值量进行编码。 DPCM的基本工作原理 根据过去的样本去估算（estimate）下一个样本信号的幅度大小，这个值称为预测值，然后对实际信号值与预测值之差进行量化编码，从而就减少了表示每个样本信号的位数。 它与脉冲编码调制（PCM）不同处在于，PCM是直接对采样信号进行量化编码，而DPCM是对实际信号值与预测值之差进行量化编码。 DPCM的原理图 量化器 S(k) + 逆量化器 预测器 d(k) I(k) Se(k-1) 8比特PCM 样本k PCM 样本k-1 Se(k-1) dq(k) Sr(k) + + - 目录 3 数字媒体压缩标准 3.1 声音压缩标准 MP3是MPEG-1的标准草案中音频编码的Layer 3。 MP3 最大特点是能以较小的比特率、较大压缩比达到近乎完美的CD音质，制作简单，交流方便。 MP3压缩编码是一个国际性全开放的编码方案,其编码算法流程大致分为时频映射、心理声学模型、量化编码三大功能模块，这三个功能模块是实现MP3 编码的关键。 MP3编码框图 MP4 MP4是MPEG-2 AAC(ISO/IEC 13818-7)技术(Advanced Audio Coding)。 MP4的特点是音质更加完美而压缩比更大。它增加了诸如对立体声的完美再现、比特流效果音扫描、多媒体控制、降噪等MP3没有的特性，使得在音频压缩后仍能完美的再现CD的音质。 3.2 图像压缩标准 JPEG是国际标准组织(ISO)和国际电工委员会（IEC）制定出的第一套国际静态图像压缩标准：ISO/IEC 10918－1号标准 “多灰度连续色调静态图像压缩编码”俗称为JPEG，以其优异的性能，该标准一直到当前仍被因特网、数码相机等很多领域广泛应用。 JPEG包含两种基本的压缩算法：无损压缩算法（基于差分脉冲调制 ）和有损压缩算法（基于离散余弦变换 ）。 可达到15~20的压缩比。 JPEG算法框图 JPEG算法压缩编码步骤 （1）使用正向离散余弦变换（F