2016多媒體技術(shù)與應(yīng)用黃純國課件-第7章

7.1

多數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮的可能性數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類人們總是希望用最少數(shù)據(jù)量的方法對給定信息進行描述和表達，而數(shù)據(jù)壓縮的目的就是用盡可能少的數(shù)據(jù)來表達信息，從而節(jié)省傳輸和的開銷。7.1多數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類數(shù)據(jù)壓縮的可能性數(shù)據(jù)壓縮的必要性原始采樣的數(shù)據(jù)量巨大介質(zhì)儲容量有限通信線路的傳輸效率及帶寬有限人類感知覺不敏感因素多 數(shù)據(jù)要進行壓縮的主要原因有以下幾方面：7.1多數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類數(shù)據(jù)壓縮的可能性數(shù)據(jù)壓縮的可能性1

空間冗余2

時間冗余3

結(jié)構(gòu)冗余4

知識冗余5

視覺冗余6

聽覺冗余冗余為數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的應(yīng)用提供了可能。多 數(shù)據(jù)中存在的冗余現(xiàn)象主要包括以下幾種：7.1多數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮的必要性數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類數(shù)據(jù)壓縮的可能性數(shù)據(jù)壓縮的必要性 數(shù)據(jù)壓縮的可能性數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類7.1多 數(shù)據(jù)壓縮概述數(shù)據(jù)壓縮編碼方法分類無損壓縮編碼無損壓縮編碼又稱無失真編碼。其工作原理為去除或減少冗余值，可以在解壓縮時重新到數(shù)據(jù)中以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。有損壓縮編碼有損壓縮編碼也稱有失真編碼。這種方法在壓縮時減少的數(shù)據(jù)信息是不能恢復(fù)的，會帶來不可恢復(fù)的損失和誤差。7.2

常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼編碼變換編碼數(shù)據(jù)壓縮及編碼技術(shù)一直以來都是多 技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，它直接影響了多 數(shù)據(jù)的傳輸速度、容量大小以及音頻、、圖形圖像、動畫的清晰程度。下面對一些傳統(tǒng)的經(jīng)典算法進行簡要介紹。分析—

編碼7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼統(tǒng)計編碼行程編碼（Run-Length

Encoding，RLE）LZW編碼算術(shù)編碼AC（Arithmetic

Coding）（Huffman）7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼編碼編碼編碼（predictive

coding）是通過消除統(tǒng)計相關(guān)冗余來實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮的重要 ，其理論基礎(chǔ)是現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)和控制理論。DPCM編碼CM編碼7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼8比特PCM樣本kd(k)I(k)dq(k)Sr(k)Se(k-1)++—+量化器逆量化器器Se(k-1)PCM樣本k-1DPCM編碼系統(tǒng)編碼7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼CM“差值”PCM樣本——+差分量化器++器量化器階調(diào)整逆量化器PCM樣本CM編碼簡化圖編碼7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼變換編碼變換編碼過程7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼分析—

編碼量化編碼量化編碼按照一次量化的碼元個數(shù)，可分為標(biāo)量量化和矢量量化兩種。小波變換編碼它的優(yōu)點是它在時域和頻域都具有良好的局部特性，而且，對不同頻率成分的時域取樣步長可調(diào)，高頻部分對應(yīng)小的取樣步長，低頻部分對應(yīng)大步長，這是一種使用多尺度描述信號的分析方法。7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼分析—

編碼分形圖像編碼是一種模型編碼，它利用模型的方法，對需要傳輸?shù)膱D像進行參數(shù)估測。子帶編碼編碼編編編…復(fù)合器分解器譯譯譯…BPF

1BPF

2BPF

N…BPF

1BPF

2BPF

N…信道譯碼x(n)x’(n)子帶編碼框架圖7.2常用數(shù)據(jù)壓縮方法統(tǒng)計編碼變換編碼編碼分析—編碼7.3

數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)20世紀(jì)90年代后期，一些國際標(biāo)準(zhǔn)化組織針對不同的多數(shù)據(jù)制定了相應(yīng)的數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，并且獲得了成功的應(yīng)用。7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)碼率（kbit/s）算法延遲（ms）標(biāo)

準(zhǔn)G.711640G.72264/56/480G.723.1類

型A-Law/-LawSB-

CMMP-MLQ/ACELP6.3/5.337.5G.726CM16/24/32/400G.727EmbeddedCM

16/24/32/400G.728LD-CELP160<2G.729CS-ACELP815音頻數(shù)據(jù)壓縮編碼的基本方法7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的語音壓縮標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量語音信號的頻率范圍是300Hz～3.4kHz，采用標(biāo)準(zhǔn)的PCM編碼。調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅廣播質(zhì)量音頻信號的頻率范圍是50～7kHz，當(dāng)使用16kHz的抽樣頻率和14bit的量化位數(shù)時，信號速率為224kbit/s。高保真

聲音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)高保真 聲音頻信號的頻率范圍是50～20kHz，采用44.1kHz采樣頻率，16bit量化，信號速率為每聲道705kbit/s。7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)1.

圖像壓縮編碼的基本方法無失真壓縮是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來進行數(shù)據(jù)壓縮，典型的編碼有曼編碼、行程編碼、算術(shù)編碼和LZW編碼。有失真壓縮不能完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，而是利用人的視覺特性使解壓縮后的圖像看起來與原始圖像一樣。7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)2.

圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG標(biāo)準(zhǔn)是一個用于灰度或彩像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，包括無損模式和多種類型的有損模式，非常適用那些不太復(fù)雜或一般取自真實景象的圖像的壓縮。JPEG

2000壓縮標(biāo)準(zhǔn)以離散小波變換算法為主的多解析編碼方式。圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)運動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-1）通用 圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-2）低比特率音 壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-4）MPEG-7MPEG-21簡介會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.261）會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.262）會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.263）會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.263+）會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.264）壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)運動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-1）是1991年制定的數(shù)字 運動圖像及伴音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了 壓縮數(shù)據(jù)碼流的語法結(jié)構(gòu)，這個語法把 壓縮數(shù)據(jù)碼流分為6層，每層或者支持一種信號處理過程，或者支持一種系統(tǒng)功能。通用 圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-2）是一種既能兼容MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足高分辨率數(shù)字電視和高分辨率數(shù)字 等方面要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)3

低比特率音低比特率音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-4）壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（MPEG-4）。4

MPEG-7稱為多 內(nèi)容描述接口MPEG-7將為各種類型的多 信息規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)化的描述。壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)5

MPEG-21簡介MPEG-21的目標(biāo)是定義一個交互式多 框架， 大范圍內(nèi)不同的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，使用戶能夠透明而廣泛地使用多

資源。H.261是世界上第一個得到廣泛承認(rèn)并產(chǎn)生巨大影響的數(shù)字圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。6會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.261）7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)7會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.262）會議制定的國際標(biāo)準(zhǔn)。H.262是ITU為基于ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)的

H.262同ISO的MPEG-2完全一樣。了適用基于POTS的 會議。8會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)（H.263）H.263 編碼同H.261一樣采用了DCT與運動補償（MC），為7.3數(shù)據(jù)壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)音頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)9 會議壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)