多媒体数据压缩技术(共43张PPT).pptx

第十章多媒体数据压缩技术; 网络与多媒体技术 多媒体关键技术 数据压缩概述 10.2 音频数据的压缩 1 0.3 静态图像的数据压缩 10.4 运动图像的数据压缩; 由于多媒体数据量非常大，造成计算机的存储和网络传输负担 ■ 若帧速率为25帧/秒，则1s 的数据量大约为25MB, 一个640MB的光盘 只能存放大约25s的动态图像 一幅640×480分辨率的24位真彩色图像的数据量约为900KB; 一 个 100MB 的硬盘只能存储约100幅静止图像画面 解决办法之一就是进行数据压缩，压缩后再进行存储和传输，到需要时 再解压、还原。 以目前常用的位图格式的图像存储方式为例，像素与像素之间无论是在 行方向还是在列方向都具有很大的相关性，因而整体上数据的冗余度很 大，在允许一定限度失真的前提下，能够对图像数据进行很大程度的 压缩。; 数据压缩方法 无损压缩： ·利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引 入任何失真，但压缩率受到统计冗余度理论限制， 一般为2: 1到5:1。 · 多媒体应用中经常使用的无损压缩方法主要是基于统 计的编码方案，如游程编码(run length)、Huffman编码、 算术编码和LZW 编码等等。 · 常用工具： WinRar、WinZip、ARC 等; 网络与多媒体技术 10.1 数 据 压 缩 概 述 数据压缩方法 ■ 有损压缩： ·利用了人类视觉和听觉器官对图像或声音中的某些频率 成分不敏感的特性，允许在压缩过程中损失一定的信息； 虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解 原始图像或声音的影响较小，却换来了大得多的压缩比。 有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。 ·常用的有损压缩方法有： PCM(脉冲编码调制)、预测编码、 变换编码(主要是离散余弦变换方法)、插值和外推法(空 域亚采样、时域亚采样、自适应)等等。 ·常用工具： JPEG、MPEG等; ■ 图像质量或音质 压缩和解压的速度 数据压缩原理 ■ 原始的多媒体信源数据存在着客观上的大量冗余。信息理 论认为：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。去掉冗余不会减少信息量，仍可原样恢复数据；但若减 少了熵???数据则不能完全恢复。不过在允许的范围内损失一定的 熵，数据仍然可以近似恢复。; 网络与多媒体技术 10.1 数据压缩概述 数据压缩原理 ■ 因为人的感觉的某些不敏感性，多媒体数据中还存在着从主观 感受角度看去的大量冗余，即：在人眼允许的误差范围之内， 压缩前后的图像如果不做非常细致的对比是很难觉察出两 者的差别的。 统计编码： 无失真编码。根据信息出现概率的分布特性进 行的压缩编码。 ■ 预测编码：有失真编码。根据原始的离散信号之间存在关联性 的特点，利用前面的一个或多个信号对下一个信号进行预测， 然后对实际值和预测值的差进行编码。; 网络与多媒体技术 10.1 数据压缩概述 数据压缩原理 ■ 变换编码。有失真编码。对原始数据从初始空间或时间域 进行数学变换，使得信号中最重要的部分在变换域中易 于识别，并且集中出现，可以重点处理；相反使能量较 少的部分较分散，可以进行粗处理。 三个步骤：变换、变换域采样和量化。 ■ 分析—合成编码。有失真编码。通过对原始数据的分析，将 其分解成一系列更适合表示的“基元”或参数,编码仅对这 些基本单元或参数进行。而译码时则借助于一定的规则 或模型，按照一定的算法将这些基元或参数再综合成 原数据的一个逼近。; 网络与多媒体技术 10.1 数据压缩概述 数据压缩技术标准 H.26X。 由CCITT(Consultative Committee of International Telegraph and Telephone 国 际电报 咨询委员会，从 1993年3月1日起，改组为ITU) 制定的标准。包 括H.261、H.263、H.264, 简称为H.26X 主要应用于实时视频通信领域 H.261: 是ITU-T 为在综合业务数字网 (ISDN) 上开展双向声像业务(可视 、视频会议)而制定的， 速率为64kb/s 的整数倍。 H.261 只对CIF ( 3 5 2 × 2 8 8 ) 和QCIF(176×144) 两种图像 格式进行处理。 H.261 是最早的运动图像压缩标准。; 网络与多媒体技术 10.1 数据压缩概述 数据压缩技术标准 H.263: 在H.261 的基础上发展而来的加强版，它借鉴了 MPEG-1 的优