压缩编码标准概论.pptVIP

补充:多媒体数据压缩技术. 1. 多媒体数据压缩的基本概念和方法 压缩的基本概念 数据压缩分类 数据压缩的评价标准 2. 数据压缩的常用编码方法 PCM编码 预测编码 变换编码 行程编码 霍夫曼编码 3. 多媒体数据压缩编码的国际标准 音频压缩编码标准 静态图像压缩标准 动态图像压缩标准 视频压缩编码标准 基本概念 多媒体数据为什么要压缩? 声音、图像、视频和动画的数据量太大 1分钟立体声音乐（采样频率为44.1KHZ，16位量化精度）的数据量： 44.1 * 1000 * 16 * 2 *60 / 8 =10.09MB 存储一首4分钟的歌曲约需40MB 1副640*480的彩色图像（RGB颜色模式）的存储容量为： 640*480 * 24 / 8 = 900KB 那么1秒钟（25帧/秒）的视频数据量为 25*900KB = 21.97 MB 1张650MB的CD ROM光盘只能存储约 650 / 21.97 = 29.59 秒的视频数据 利用什么原理来进行压缩? 数据中存在冗余 空间冗余（前后图象之间存在相关性） 结构冗余（具有纹理结构的图象区域） 知识冗余（具有规律性的结构，用于图象理解上，如人脸） 视觉或听觉冗余（人眼或人耳具有一定的掩蔽效应） 统计冗余（出现的频率具有一定的规律性，如元音多，有些辅音很少出现） 信息熵冗余（又叫编码冗余，用相同位数进行编码产生的冗余） 数据压缩的分类 常用的压缩编码方法 一、无损压缩：减少或去除数据中的冗余，可以无失真地还原成原来的数据，一般适合压缩数据或程序，但是压缩比较小，一般在2：1到5：1之间。 1. 霍夫曼（Huffman）编码 算法步骤： （1）按照符号出现的概率大小进行排序 （2）把最小的两个概率值相加，得到一个新的概率序列 （3）重复上述两个步骤，直到概率值为1 （4）从后往前进行编码，概率大的赋予1，概率小的赋予0。 （反过来也可以) （5）写出每个符号的码字 例1：字母A B C D E出现的概率分别为0.15、0.25、0.1、0.37和0.13，其霍夫曼编码为： 例2：字母A B C D E出现的概率分别为0.53、0.25、0.07、0.05和0.1，其霍夫曼编码为： 2. 行程编码（游程编码） 原理:将连续相同的数据序列用重复次数和单个数据来表示。 编码格式：控制符+重复次数+被重复字符 应用：用于图像文件的压缩（尤其适合于由计算机生成的图像）如bmp和tif等图像格式。 例：字符串为：atttefppppppddddss 行程编码为：a*3tef*6p*4d*2s 其中：* 为控制字符（重复次数在3次以上才有压缩的意义，重复次数越多压缩比越高） 二、有损压缩：压缩时会丢失部分数据，且丢失的数据无法恢复。是不可逆的压缩，即解压缩以后的数据与原始数据不完全一致。 1. PCM（Pulse Code Modulation,脉冲编码调制） 采样：按固定时间间隔获取一个样本值 量化：按允许的误差将样本对应到近似的数值（幅度上的离散化） 。有均匀量化和非均匀量化。 编码：用二进制代码表示采样量化后的样本值。 2.预测编码 （1）DPCM(差分脉冲编码调制) （2）ADPCM（自适应脉冲编码调制） 1）自适应量化：当信号分布不均匀时，能随输入信号的变化改变量化区间的大小。 2）自适应预测：采用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，得到最小的实际样本值与预测值之间的差值。（避免DPCM方法中的误差扩散） （3）帧间预测编码 利用视频图像各帧之间的时间相关性，减少帧内图像信号的冗余，即不直接传送当前帧的像素值，而是传送x和其前一帧或后一帧对应像素x’之间的差值。 运动补偿的帧间预测 帧间内插法 （4） 线性预测编码（Linear Predictive Coding,LPC） 是一种类似于人类语音产生方式、采用周期性的脉冲激活过滤器的语音编码方案。采用过去的样本值，以一种前向反馈的方式预测当前采样值，预测值可以用过去p个样本值的线性组合来表示。该方法被广泛应用于语音处理。 3. 变换编码: 将图像信号从一个域（如时间域）变换到另外一个域（如频率域），然后对变换后的信号进行量化与编码。 * * 无损压缩 有损压缩 霍夫曼编码 行程编码 算术编码 混合编码 预测编码 变换编码 PCM编码 DPCM编码 ADPCM编码 帧间预测编码 离散余弦变换 K-L变换 小波变换 JPEG MPEG H.261 数据压缩的评价标准 压缩比：越大越好 压缩质量：数据失真越小越好 压缩与解压缩的速度：速度越快越好 将编码的消息表示成0到