多媒體第七章課件.ppt

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1、第七章：數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)與壓縮標(biāo)準(zhǔn)1一、為什么要進(jìn)行壓縮？多媒體計(jì)算機(jī)要處理的對象包括：圖形、靜態(tài)圖像、動畫、動態(tài)視頻圖像、語言、音樂、聲音等多種媒體信息。多媒體的元素往往需要占用很大的存儲空間。例如：一分鐘的WAV聲音要占用10MB的存儲容量，一分鐘的AVI視頻要占用50MB的存儲容量。23一、為什么要進(jìn)行壓縮？在多媒體系統(tǒng)中，要獲得滿意的靜態(tài)圖像和視頻畫面的質(zhì)量，以及滿意的聲音、音樂的聽覺效果，就需要更大的存儲空間。如果使用網(wǎng)絡(luò)傳輸，就需要很大的帶寬，這樣就使得多媒體技術(shù)的應(yīng)用受到很大的限制。因此，要使多媒

2、體技術(shù)得到進(jìn)一步推廣計(jì)算機(jī)就必須解決對圖像、音頻、視頻等信息進(jìn)行壓縮、存儲和傳輸問題。二、衡量數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的指標(biāo)數(shù)據(jù)壓縮不僅能夠減少多媒體信息的存儲量，而且還能降低對通信帶寬的要求。因此，出現(xiàn)了很多不同的壓縮處理技術(shù)。衡量一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的優(yōu)劣有四個(gè)方面：1、綜合分析算法的壓縮比（與原來容量做比）。2、壓縮后多媒體信息的質(zhì)量。3、壓縮和解壓縮的速度。4、所需要的硬件和軟件的開銷。4視頻壓縮編碼的基本概念90年代以來，ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）制定了一系列音、視頻編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建議，其中包括我們常見的ISO指定

3、的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)。在視頻壓縮中常需用到以下的一些基本概念：1、壓縮后的多媒體信息的質(zhì)量：壓縮后，多媒體信息的質(zhì)量也就是解壓縮后恢復(fù)的效果。根據(jù)壓縮方法的不同，數(shù)據(jù)壓縮有兩種：即有損壓縮和無損壓縮；5無損壓縮：也叫無失真壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)過解壓縮還原后，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)嚴(yán)格相同。即被壓縮的原始數(shù)據(jù)時(shí)完全可以恢復(fù)的，或者說沒有偏差的。無損壓縮：也即壓縮前和解壓縮后的數(shù)據(jù)完全一致。特點(diǎn)：不能提供較高的壓縮比。方法：哈夫曼編碼，算術(shù)編碼，行程編碼等使用統(tǒng)計(jì)方法或者字典查找等方法進(jìn)行壓縮無損壓縮6有損壓縮：也

4、叫失真壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)過解壓縮還原后，得到的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)不完全相同。即被還原的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)有一定的誤差，但是人的主觀上的視覺或者聽覺效果可以接受。有損壓縮意味著解壓縮后的數(shù)據(jù)與壓縮前的數(shù)據(jù)不一致。特點(diǎn)：能提供較高的壓縮比，但是使用大的壓縮比時(shí)保證圖像或聲音的質(zhì)量是比較困難的。有損壓縮7未壓縮的數(shù)字化信息示例一張B5紙的文件，中等分辨率掃描，數(shù)據(jù)量為6.61MB/頁。雙通道立體聲激光唱盤，采樣頻率是44.1Khz，采樣精度為16位，其采樣速率為：44.1×103×16×2=1.41Mb/s。一片650

5、MB的CD-ROM，可存約1小時(shí)的音樂。8從以上數(shù)據(jù)可以看出：數(shù)字化的信息的數(shù)據(jù)量時(shí)非常龐大的。而數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對信息數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮，以壓縮的形式存儲和傳輸，既節(jié)約了存儲空間，又提高了通信線路，解決了多媒體發(fā)展中的瓶頸問題。因此，壓縮技術(shù)使計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)處理音頻、視頻信息，以保證播放出高質(zhì)量的視頻、音頻節(jié)目成為可能。91、信息壓縮比：是指壓縮前后所需要多媒體數(shù)字信息存儲量之比，減少的越多，壓縮的技術(shù)就越復(fù)雜。例如：一幅256*240分辨率的圖像，壓縮后，存儲量為15000B。則每個(gè)像素只需要2位。即：15000

6、*8/256*240=2b/像素。10數(shù)據(jù)能夠壓縮的依據(jù)是什么人們研究發(fā)現(xiàn)，圖像數(shù)據(jù)表示中存在著大量的冗余。通過去除那些冗余數(shù)據(jù)可以使原始圖像數(shù)據(jù)極大的減少，從而解決圖像數(shù)據(jù)量巨大的問題。圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)就是研究如何利用圖像數(shù)據(jù)的冗余性來減少圖像數(shù)據(jù)量的方法。11視頻壓縮的可行性從信息論的角度看，信息壓縮就是從時(shí)域、空間域兩方面去除冗余信息，將可推知的確定信息去掉。在時(shí)域中，連續(xù)幾幅的視頻通常有很強(qiáng)的相關(guān)性，特別是在時(shí)域采樣率非常高的時(shí)候尤其如此，在空間域中，通常象素采樣點(diǎn)之間是相互關(guān)聯(lián)的（相鄰象素之間的值

7、很相近）。12多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性1、空間冗余（空間相關(guān)性）空間冗余是圖像數(shù)據(jù)中經(jīng)常存在的一種冗余。在一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景（所謂規(guī)則是指表面是有序的、不是完全雜亂無章的排列）的表面物理特性具有相關(guān)性，這些相關(guān)性的光成像結(jié)果在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。13多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性這是靜態(tài)圖像中存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余即對同一景物表面上采樣點(diǎn)的顏色之間存在著空間連貫性例如：圖像中一片連續(xù)的區(qū)域，其像素為相同的顏色，空間冗余產(chǎn)生14多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性2、時(shí)間冗余（時(shí)間相關(guān)性）這是語

8、音數(shù)據(jù)和序列圖像（電視圖像和運(yùn)動圖像）中所經(jīng)常包含的冗余。在一個(gè)圖像序列的兩幅相鄰圖像中，后一幅圖像與前一幅圖像之間有著較大的相關(guān)，這反映為時(shí)間冗余。15多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性3、知識冗余有許多圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識有相當(dāng)大的相關(guān)性這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可以由先驗(yàn)知識和背景知識得到例如：人臉的圖像16多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼的可能性4、視覺冗余可以根據(jù)這些視覺特性來對圖象信息進(jìn)行取舍對亮度變化敏感，而對色度的變化相對不