多媒体压缩技术.pptx
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1、多媒体压缩技术,第 7 章,7.1 多媒体数据压缩基础知识 数据压缩的必要性 数据压缩的可能性 数据压缩基本原理7.2 数据压缩编码算法 统计编码,预测编码 变换编码7.3 常见多媒体数据压缩标准 音频压缩标准 静态图像压缩标准 运动图像和视频压缩标准,教学重点:,教学目标:,了解媒体数据压缩基础知识,包括数据压缩的必要性、数据压缩的可能性、数据压缩基本原理;了解数据压缩的编码算法,包括统计编码、预测编码、变换编码;了解常见多媒体数据压缩标准,包括音频压缩标准、静态图像压缩标准、运动图像和视频压缩标准等。,了解多媒体数据压缩的必要性、多媒体数据压缩的可能性、数据压缩方法的分类。,教学进程,多媒
2、体压缩技术,第 7 章,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.1,数据压缩的必要性,随着多媒体技术的发展,多媒体数据的传输和存储过程日益频繁。未经处理的多媒体数据数据量巨大,使数据在存储、传输和处理等过程中有诸多不便,因此,多媒体数据的压缩是多媒体应用中的关键问题之一。,教学进程,教学进程,一幅具有800600分辨率的真彩色图像(24位/像素),它的数据量 为:80060024=10.98Mb=1.37MB,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.1,数据压缩的必要性,相当于72万汉字在计算机中存储的数据量!,教学进程,视频数据按我国使用的PAL制式,要达到每秒25帧的全动态显示要求。若每帧
3、显示分辨率为640480的真彩色图像(24位/像素),则每秒所需的数据量为,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.1,数据压缩的必要性,650MB的CD-ROM光盘只能存放29.6秒的视频!,6404802425=175.8Mb=21.97MB,教学进程,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.1,数据压缩的必要性,1分钟高保真立体声数字音频的数据量为:(44100162)60/8=10.09MB一首歌曲的播放时间大概是4分钟,也就是说,一首歌曲文件的大小是40MB左右,若保存在一个容量为512MB的U盘中,只能存储12首这样的歌曲。,巨大的多媒体数据量对于数据的存储和传输带来了很大的困难,
4、因此,多媒体数据必须被压缩!,教学进程,多媒体数据的数据量是非常巨大的,但这些数据量表示的信息量并不等于数据量本身的大小,也就是说,多媒体数据中存在着数据冗余。应用某种编码方法提取或减少这些数据冗余,便可以达到压缩数据的目的,这就是多媒体数据可以压缩的原因。,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,可用公式表示如下:du=D-I 其中,D是指数据量,I指信息量,du指的是冗余量。,教学进程,例如:180个汉字,在计算机中存储的数据量为1802B=360B,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,广播员朗读这些内容1分钟,数字化时采样频率8000Hz,
5、单声道,8位量化,则数据量为(8000 8 1)60/8480000B。可见,传递同样信息,音频数据中则存在冗余。,教学进程,空间冗余:数字化图像中某个区域的颜色、亮度、饱和度等相同,则该区域里的像素点数据也是相同的,我们只需记下一个像素点的数据及其他像素点的位置,就可以得到该区域的所有信息,大量的重复像素数据就形成了空间冗余。,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,数据冗余类型,空间冗余常存在图像数据中,教学进程,时间冗余经常存在于视频和音频数据中。视频是由位于时间轴上的一组连续的帧构成的,相邻帧之间具有很强的时间相关性,且往往变化不大,后一帧的数据与前一帧的数据有许
6、多相同之处,这样就形成了时间冗余。,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,教学进程,视(听)觉冗余:人类的视觉和听觉系统由于受到生理特征的限制,对于图像和声音信号的一些细微变化是感觉不到的,忽略这些变化后,信号仍然被认为是完好的。我们把这些超出人类视(听)觉范围的数据称为视(听)觉冗余。,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,教学进程,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,知识冗余:图像的记录方式与某些知识有着定的相关性,例如,人脸的图像就有固定的结构,鼻子位于中间,上方是眼睛,下方是嘴等。这类规律性的结构可由先验知识和背
7、景知识得到,但计算机并不具备这些知识,只是一个像素一个像素地存人数据,这就形成了知识冗余。,教学进程,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.2,数据压缩的可能性,结构冗余:在有些图像的纹理区,图像的像素值存在着明显的分布模式。例如,方格状的地板图案等。我们称这种冗余为结构冗余。若已知分布模式,可通过某一过程产生图像。,教学进程,数据压缩本质,数据的压缩实际上是一种编码过程,即根据原始数据的内在联系将数据从一种编码映射为另一种编码,以减少表示信息所需要的总位数。,7.1 多媒体数据压缩基础知识,7.1.3,数据压缩基本原理,数据压缩过程,教学进程,数据压缩方法分类,无损编码,用无损编码压缩的数
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