05 多媒体数据压缩技术.ppt

本章内容提要
F多媒体数据的压缩的可能性和必要性
F压缩基本原理
F压缩基本算法
FJPEG编码
FMPEG编码
本章问题设计:为什么要进行多媒体数据压缩?如何压缩?
常见压缩算法有哪些?影响压缩算法的因素有哪些?
本章教学目的要求:掌握多媒体数据压缩的基本概念和常用算法。
本章教学重点:掌握多媒体数据压缩的基本概念和基本原理。
11/10/2017
§1 概述
1 前言 你想通过可视通信系统与亲朋好友进行“面对面”的通信吗?
你想通过利用多媒体教学手段在家上学吗?
你想在计算机上亲自体念“海湾战争”吗?
多媒体阅览室吗?
上看美国“”事件的实时新闻报道吗?
你有利用多媒体计算机来控制家中的所有电器的计划吗?
无论你是否有这些想法、或经历,它们赖以实现的技术基础是多媒体数据的压缩技术。
2004-8-21 7:52 PM
2 多媒体数据压缩的必要性和可能性
⑴多媒体信息的数据量
●文本:若1024×768显示分辨率、16×16点阵文字、4 Byte/字,则一屏汉字的总数据量为:
4×1024×68/16 = 12288 Byte (12KB)
●图像:若采用1024×768显示分辨率,则满屏图像的总数据量为
1024×768×log2 256 ÷8 = 786432 Byte (768 KB)
●音频:存储量=(采样频率x采样精度x声道数x时间)/8(Byte)
如未经压缩的1分钟立体CD音乐所需的存储量为:
( × 1000 × 16) × 2 × 60/8
= 10584000(B)≈(M)
●视频:如320×233窗口中,以25帧/秒速度播放1分钟颜色数为8bit的视频信号,其数据量为:
320 ×233 ×8×25×60/(8×1024 ×1024)
≈107(M)
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⑵压缩的必要性——海量数据的存储与传输的必然要求
在多媒体系统中图像和动态视频信息数据量非常之巨大,所需要的存储空间是十分巨大和惊人的。如1GB的容量只能存储约1分钟的彩色电视信号数据。另外在通信网络上,大多数远程通信网络的速率都在几兆位每秒以下,显然,这样大的数据量不仅超出了计算机的存储和处理能力,更是当前通信信道的传输速率所不及的。
因此,为了存储、处理和传输这些数据,为了使多媒体达到实用水平,除采用新技术手段增加存储空间和通信宽带外,对数据进行有效压缩将是多媒体发展中必须要解决的最关键的技术之一。
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⑶数据冗余数据是用来记录和传输信息的,是视频信息的载体。 信息量= 数据量- 冗余数据量 多媒体声音信源数据有极强的相关性,存在大量冗余信息,数据压缩就是去掉冗余信息,减少各种数据之间的相关性。
●冗余基本概念
●冗余——信息所具有的各种性质中多余的无用空间
●冗余度——多余的无用空间的程度
I = D - du
I—信息量,D—数据量,du—冗余量包含在D中
●信息量与冗余的关系
●冗余举例
播音员—— 180字/分钟,2Byte一个字,360Byte ()
音频数据——8kHz采样×8bit×60秒= 3840KBit (合480KB/分钟)
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[1] 空间冗余——规则物体的物理相关性
[2] 时间冗余——视频与动画画面间的相关性,或语音也是一个连续和渐变的过程,而非完全时间上的独立过程。
[3] 统计冗余——具有空间冗余和时间冗余
[6] 视觉冗余——视觉、听觉敏感度和非线性感觉
[7] 知识冗余——利用先验知识和背景知识得到
[4] 结构冗余——从更大视角看存在规则纹理、相互重叠的结构表面
[5] 信息熵冗余——编码冗余,数据与携带的信息
[8] 其他冗余——上述7种以外的冗余。如图像的空间非定常特性所带来的冗余等。
1011 0001 1100
1011 0001 1100
0101 1010 1010
1011 1100
0101 1111 1010
224色
28色
声音频率
文字组句
色彩渐变
主观意识
:
:
⑷冗余的分类
多媒体数据中存在冗余的种类:
多媒体数据之所以能够被压缩,就是它存在上述冗余。
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数据压缩条件——
●数据传输与存储空间的限制(压缩→传输或存储→解压缩)
■ / Stereo
■ / Nomo
■ Stop
●数据存在冗余(重复数据、可忽略数据)
重复数据
可忽略数据
●不敏感因素(颜色、亮度、频率、细节)
224 颜色(16,777,2