多媒体技术基础及应用_18588.pptVIP

第4章 多媒体数据压缩编码技术 第一部分数据压缩的基本概念 数据压缩的基本概念 1.什么叫数据压缩？ 2.多媒体数据压缩的必要性 3.多媒体数据压缩的可能性 4.数据压缩技术实现的可能性 5.数据压缩标准及应用 空间冗余 例: 图像中的“A”是一个规则物体。光的亮度、饱和度及颜色都一样，因此，数据A有很大的冗余。 时间冗余 例: 序列图像 结构冗余 有些图像有非常强的纹理结构。图像的像素值存在着明显的分布模式。例如，方格状的地板图案、草席图结构等。我们称此为结构冗余。 纹理的统计冗余 有些图像纹理尽管不严格服从某一分布规律，但是它在统计的意义上服从该规律。利用这种性质也可以减少表示图像的数据量，所以我们称之为纹理的统计冗余。 图像区域的相同性冗余 是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似性冗余。 知识冗余 图像的理解与某些基础知识有关。 例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上…… 视觉冗余 人类的视觉系统对图像场的敏感区是非均匀和非线性的。然而，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉系统是线性的和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从而产生了比理想编码（即把视觉敏感和不敏感的部分区分开来编码）更多的数据，这就是视觉冗余。 例:人类视觉分辨率为2 ，但常用2 就是数据冗余。 信息熵冗余 信息量： 指从N个相等的可能事件中选出一个事件所需要的信息度量和含量。 信息熵：指一团数据所带的信息量，平均信息量就是信息熵（entropy）。 2.量化器的设计 （1）给定量化分层级数，满足量化误差最小。 （2）限定量化误差，确定分层级数，满足以尽量小的平均比特数，表示量化输出。 5.矢量量化 矢量量化编码是近年来图像、语音信号编码技术中颇为流行的一种新型量化编码方法。矢量量化编码方法一般是有失真编码方法。矢量量化的名字是相对于标量量化而提出的。 5.矢量量化 对于PCM数据，一个数一个数地进行量化叫标量量化。若对这些数据分组，每组K个数构成一个K维矢量，然后以矢量为单元，逐个矢量进行量化，称矢量量化。 数据压缩的基本概念 1.什么叫数据压缩？ 2.多媒体数据压缩的必要性 3.多媒体数据压缩的可能性 4.数据压缩技术实现的可能性 5.数据压缩标准及应用 第四，压缩编码标准的建立，奠定了技术产业化的基础，减少了制造商和服务商的风险，他们在产品中融入了压缩方法。 4.数据压缩技术实现的可能性 第五，网络、计算机和通信技术的不断融合和进步提供了新的需要并提供高了数据压缩实现的接受程度，使数据压缩技术得到迅速的提高。 4.数据压缩技术实现的可能性 4.数据压缩方法的分类 根据质量有无损失可分为有损失编码和无损失编码。 按照其作用域在空间域或频率域上分为：空间方法、变换方法和混合方法。 根据是否自适应分为自适应性编码和非自适应性编码。 按编码算法原理的分类 (1) 预测编码 (2) 变换编码 (3) 量化与向量量化编码 (4) 信息熵编码 (5) 子带编码 (6) 结构编码 (7) 基于知识的编码 编码方法可以分成下述三类： 1.考虑信源的统计特性：预测编码方法、变换编码方法、矢量量化编码方法、子带小波编码方法、神经网络编码方法等； 2. 考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码方法，基于图像轮廓——纹理的编码方法； 3.考虑图像传递景物特性：分形编码，基于内容的编码方法。 5.数据压缩标准及应用 多媒体技术的关键技术之一是关于多媒体数据压缩（编码）和解压（解码）算法。为了解决不同厂家产品的兼容性问题，国际标准化协会ISO，国际电子学委员会IEC,国际电信协会ITU等国际组织于90年代领导制定了三个重要的多媒体国际标准：JPEG标准；H.261标准；MPEG标准。 5.数据压缩标准及应用 JPEG标准全称为“多灰度静态图像的数字压缩编码”，是用于静态图像压缩的国际标准。 5.数据压缩标准及应用 目前已有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等3个国际标准，正在完成的有2个：MPEG-7和MPEG-21。MPEG压缩标准用于数字卫星广播、高清晰电视、数字录象机以及网络环境下的电视点播（VOD）、DVD等各方面。 5.数据压缩标准及应用 MPEG-7标准（ISO/IEC 15938）名称叫“多媒体内容描述接口”，是一个关于表示音/视信息的信息的标准。MPEG-21标准（ISO/IEC 18034），正式名称叫“多媒体