多媒体数据压缩编码技术.ppt

多媒体数据压缩编码的重要性随着计算机技术的高度发展以及通信、计算机和大众传媒三大技术的相互融合,计算机已经不再局限于数值计算、文字处理的范畴,而成为处理图形、图像、视频、音频等多种信息的工具。但数字化后的声音、图像、视频和音频等多媒体数据是非常庞大的。例如:一页在A4(216mm×300mm)纸上的照片,以300dpi(12像素/mm)采样,每个像素用24位真彩色信号表示,其数据量约为25MB/页,650MB的CD-ROM只可放14页;双声道立体声光盘,,采样精度16位,×16×2/8=176KB/s,一张CD只能存放约1小时的声音。多媒体数据压缩编码的重要性对于如此巨大的多媒体数据,如果不经过压缩,不仅超出了计算机的存储和处理能力,而且在现在的通信信道的传输速率下,是无法完成大量多媒体信息的传输的,多媒体数据的高速传输和储藏所需要的巨大容量已经成为多媒体数据通信技术的最大障碍。因此,为了存储、处理和传输这些数据,必须进行压缩。多媒体数据压缩编码的重要性多媒体数据之所以能够进行压缩是因为原始数据是高度相关的,存在很大的数据冗余。多媒体数据所包含的冗余信息一般有以下几种:(1)统计冗余。(2)信息熵冗余。(3)结构冗余。(4)知识冗余。(5)视觉冗余。统计冗余图像数据存在大量的统计特征的重复,这种重复包括静态单帧图像数据在空间上的冗余和音频、视频数据在时间上的冗余。在动态图像序列中,前后两帧图像之间具有较大的相关性,表现出帧与帧之间的重复,因而存在时间冗余。信息熵冗余信息熵定义为一组数据所表示的信息量,即式中,E为信息熵,N为数据的种类(或称码元)个数,为第i个码元出现的概率。一组数据的数据量显然等于各记录码元的二进制位数(即编码长度)与该码元出现的概率乘积之和,即式中,D为数据量,为第i个码元的二进制位数。一般取(如ASCII编码把所有码元都编码为7比特),这样得到的D必然大于E。这种因码元编码长度的不经济带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余。信息熵冗余图26个英文字母相对频率结构冗余有些图像从大面积上或整体上看存在着重复出现的相同或详尽的纹理结构,例如布纹图像和草席图像,被称为结构冗余。知识冗余许多图像的理解与图像所表现内容的基础知识(鲜艳或背景知识)有相当大的相关性,从这种知识出发可以归纳出图像的某种规律性变化,这类冗余称为知识冗余。知识冗余的一个典型例子是对人像的理解,如鼻子上方有眼睛、鼻子又在嘴的上方等。视觉冗余人类的视觉系统实际上只在一定程度上对图像的变化产生敏感,即图像数据中存在着大量人类视觉觉察不到的细节。事实上,人类视觉系统的一般分辨率为64灰度级,而一般图像量化采用的是256灰度级,这类冗余称为视觉冗余。多媒体数据压缩方法的分类多媒体数据压缩方法有许多种,从不同的角度出发有不同的分类方法。(1)冗余度压缩方法。也称无损压缩、信息保持编码或熵编码。(2)信息量压缩方法。也称有损压缩、失真度编码或熵压缩编码。、预测编码、脉冲编码调制、变换编码、子带编码、分形编码和小波编码等。