优·第五章 多媒体数据压缩技术.ppt

第五章 多媒体数据压缩技术 多媒体数据压缩编码的主要性和分类 多媒体数据压缩编码的重要性 多媒体数据压缩编码的可能性 存在空间冗余 存在时间冗余 存在结构冗余 存在知识冗余 存在视觉冗余 存在图像区域的相同性冗余 多媒体数据压缩方法和分类 常用的多媒体数据压缩算法分类 1。PCM脉冲编码 2。预测编码 *预测编码用例 3。变换编码 4。统计编码（熵编码） 5。静态图像编码 量化的基本原理和量化器的设计 1.量化的基本原理 量化输入的值动态范围很大，也就是说它们分布的很分散或说情况很复杂，需要很多比特数来表示一个数值，而量化是取有限个整数，来表示这些值，当然这中间存在着“强行”归类的情况，也正式通过这种强行将输入值归入各个“量化级”的过程减少了所需的比特数，但同时引入了量化噪声，即量化误差。因此量化的过程是一个多对一的过程，是很多个输入值对应少数个量化级的过程，其中必然会带来失真的一个过程。 2.量化器的设计 ?量化器设计的要求 通常量化器需要满足以下两个条件： ?给定量化分层级数，满足量化误差最小 ?限定量化误差，确定分层级数，满足用尽量小的平均比特数，表示量化输出。 分层级数多，量化的误差自然就小，但表示的比特数就会大；但如果要降低比特数，自然需要减少分层级数，但误差会增大。因此好的量化器应该是照顾到这两者的一个能够接受的折中方案。但不论采用什么量化方法，都会有信息丢失，这是一个不可逆的过程。 ? 量化方法和量化特性 矢量量化概念 矢量量化原理 矢量量化原理 统计编码的理论基础 ——信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 信息量和信息熵 常用的熵编码 Huffman编码法 Huffman编码法实例 Huffman编码法实例 算 术 编 码 算 术 编 码 原 理（一） 算 术 编 码 的 原 理 算 术 编 码 的 原 理 算 术 编 码 的 实 现 算 术 编 码 的 解 码 预 测 编 码 帧 间 编 码 技 术 帧 间 编 码 技 术 变 换 编 码 变化编码，顾名思义就是在编码的过程中要用到各种数学变换。 在变换编码的过程中,首先将空域图象信号映射到另一个正交矢量空间即变换域,产生一批变换系数，然后对这些系数进行编码。对于一幅图象一般是切割成若干个区域，然后进行正交变换，由变换器输出变换系数，然后滤波、量化、编码后输出。在接收端首先解码、然后逆变换、还原数据，在拼合恢复图象。 常见的正交变换包括：傅立叶变换、沃而什变换、离散余弦变换等。 最佳正交变换:K-L变换；余弦变换是傅立叶变换的一种，在傅立叶展开时可以控制展开为只包含余弦的情况，然后再离散化，得出的余弦变换被称为离散余弦变换。 多媒体数据压缩编码的国际标准 多媒体数据压缩编码的国际标准由国际标准化协会ISO\国际电子学委员会IEC\国际电信协会等组织制定。在20世纪的90年代制定了与视频图象相关的压缩编码的国际标准： JPEG H.261 MPEG 静态图象压缩编码国际标准JPEG 联合图象专家小组JPEG开发并制定了静态图象压缩编码的国际标准。规定了连续色调、多级灰度、静止图象的数字图象压缩方法。是国际上彩色、灰度、静止图象的第一个国际标准。是一个适用范围广泛的通用标准，不仅适用于静止的图象的压缩，而且被使用于电视图象序列帧内图象的压缩。 JPEG算法包含： 顺序编码 累进编码 无失真编码 分层编码 静态图象压缩编码国际标准JPEG 顺序编码 每个图象按从左到右一次扫描完成编码。 累进编码 图象编码在多次扫描中完成，累进编码时间长，接收端收到的图象是多次扫描的由粗到精的累进的过程。 无失真编码 无失真编码能保证解码后完全精确地恢复原来的图象采样值，自然它的压缩比要低于其他有失真的压缩。 分层编码 图象在多个空间分辨率下进行编码，在信道传输速率慢，接收端显示分辨率不高的情况下，只需做低分辨率的解码。 JPEG 压缩编码的基本系统 对于中等复杂程度的彩色图像，其压缩比与恢复图像的质量大致如表3-10所示。 表3-10压缩效果与恢复图像质量的关系 JPEG 压缩编码的基本系统 顺序编码运行方式 JPEG 压缩编码的扩展系统 1. 基于DCT的累进编码运行方式 累进编码方式要扫描多次。 JP