多媒体数据压缩技术1

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1、第6章教学进程多媒体数据压缩技术本节要点：1.JPEG2.MPEG3.本章习题练习视频编码的国际标准简介为了使不同厂家的不同设备、不同系统和不同应用环境之间能够相互传送、交换和共享图像资源，需要一个统一的标准。早在80年代中期国际电报电话咨询委员会(CCITT)的研究小组就提出国际视频编码标准。后来国际化组织、国际电子学委员会和国际电信协会等国际组织，也于90年代领导制定了三个重要的多媒体国际标准，即JPEG、MPEG、H.261静态图像压缩编码的国际标准--JPEGJPEG（JointPhotographeraExpertsGr

2、oup）是一个统一的静态压缩标准。该标准制定了有损压缩和无损压缩的编码方案。这个标准适用范围很广，即可用于灰度图像，又可用于彩色图像。如多媒体CD-ROM、彩色图像传真、图文档案管理等。静态图像压缩—JPEG概述JPEG算法是一种适用于连续色调、多级灰度、静止图像的数字压缩编码方法。JPEG市关于图像彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准，是一个适用范围广泛的通用标准。它不仅适用于静止图像的压缩，也适用于电视图像序列的帧内图像的压缩。主要目的⑴达到或接近当前压缩比与图形保真度的技术水平，能覆盖一个较宽的图形质量等级范围，能达到“很好

3、”或“极好”的评估，与原始图像相比，人的视觉难以区分。（图像质量）⑵能适用于任何种类连续色调图像，且长宽比都不受限制，同时也不受限于景物内容图形复杂程度和统计特性。（图像兼容）⑶计算的复杂性时可控制的，其软件可在各种CPU上完成，算法也可用硬件实现。（硬件兼容）编码方式JPEG标准具有四种编码方式：（1）顺序编码（2）累进编码（3）分层编码（4）无失真编码顺序编码顺序编码运行方式：每一个图像分量从左到右、从上到下扫描，一次扫描完成。如图：累进编码累进编码运行方式：这种编码方式传输时间长，接收端收到的图像是经过多次扫描后由粗糙到清晰

4、的累进编码过程。分层编码运行方式：水平方向和垂直方向分辨率以2的倍数因子下降（降低原始图像的空间分辨率），导出若干低分辨率的原图像，分层后再采用JPEG的压缩编码方法进行编码，随后重复以上步骤，直到图像达到完整的分辨率编码为止。当信道传送率慢、接收端显示分辨率也不高的情况下，只需做低分辨率图像编码，不必进行高分辨率编码。分层编码运行方式无失真预测编码无失真预测编码：这种编码方式，可保证重建图像数据与原始图像数据完全相同。其压缩比低于有失真压缩编码方法。无失真编码源图像数据表说明预测器熵编码器压缩后图像数据编码器处理过程：特点：硬件

5、容易实现和重建图像质量好。无损压缩预测编码运行方式DPCM编码简单，易于用硬件实现。由于是无失真编码，解码后的图像质量很高Px选择值预测值选择值预测值0非预测值4A+B-C1A5A+（B-C）/22B6B+（A-C）/23C7（A+B）/2静止图像编码国际标准JPEG压缩率9.2静止图像编码国际标准JPEG压缩率18.4静止图像编码国际标准JPEG压缩率51.6MPEG简述MPEG运动图象专家小组，提出并在1992年通过了MPEG-I标准，后在1993年又提出了MPEG-II标准，目前已经成为了正式的国际标准。MPEG-I标准

6、：提供针对运动图象的数据压缩技术，为了提高压缩比，在帧内图象数据压缩和帧间图象数据压缩。MPEG简述MPEG是MovingPictureExpertsGroup的英文缩写，MPEG标准是针对全活动视频的压缩标准，该标准包括MPEG视频，MPEG音频和MPEG系统三大部分。MPEG视频是面向位速率约为1.5Mbps的全屏幕运动图像压缩；MPEG音频是面向每通道位速率为64Kbps、128Kbps和192Kbps的数字音频压缩；MPEG系统要解决多通道压缩视频、音频多样压缩数据位流的复合和同步的问题。利用的时间相关性可进一步消除视频其

7、相邻帧之间具有冗余信息，提高压缩比。将图像分成三种类型：1.参考帧（I）以自身图像的相关性进行压缩处理，必须要传送。2.预测帧（P）用前面的参考帧或预测帧作为参照图像信息进行预测编码，并可作为下一个预测帧（B帧图像或P帧图像）的参照图像信息。但因此可能引起预测误差。帧间编码技术3.双向预测帧（B）●又称插补帧，在预测时，既可以使用前面或后面的视频帧（I参考帧，P预测帧）进行双向预测，也可以同时使用前后两个视频帧进行预测编码，但本身不能作为下一个预测帧的参照图像信息。增加B图的数目会减少参考图I与参考图P之间的相关性，这样对提高压缩

8、比有益而对图像质量有损失。所以I图和B图和P图之间的时间间隔就根据被压缩视频画面的复杂度和重建图像的质量要求来综合考虑决定。对大多数类型的景物来说，参考图之间以大约1/10秒的间隔隔开。帧间编码技术帧间编码技术采用下述四种预测技术：①帧内编码②前向