《多媒体技术》讲稿第6章

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1、第六章多媒体数据压缩标准主要内容失真度量音频压缩标准图象压缩压缩视频压缩标准6.2几种典型的音频压缩标准①声音压缩标准按质量，音频信号可分为电话质量的语音、调幅广播质量的音频信号和高保真立体声信号。三种音质压缩标准对比。如下表所示。三种音质的压缩标准表频率范围抽样频率量化位数信号速率电话质量的语音200Hz～3.4KHz8KHz8比特64Kbps调幅广播质量的音频50Hz～7KHz16KHz14比特224Kbps高保真立体声音频(调频广播)20Hz～20KHz(20Hz～15KHz)44.1KHz16比特单声道705Kbps名称对

2、比项几种典型的音频压缩标准G.711PCM,采样8KHz，->64KbpsG.721ADPCM,64kbps->32kbpdG.722高质量，SB-ADPCM,量化比特14bitG.728参数编码，矢量量化G.729低码率的音频压缩标准->8kbpsG.723.1->5.3kbps,6.3kbps,用在电话网、移动网、Intenet的语音通信MPEG1AC-3用于音响，HDTV.对6个声道压缩->320kbps。采样48KHz《返回》6.3典型的图像（视频）压缩标准几种典型的图像（视频）压缩标准（1）JPEG静态图像压缩标准（2）

3、JBIG标准(二值图像标准)（3）MPEG动态图像压缩标准（4）P×64标准的视频编码标准(5)AVS标准《返回》6.3典型图像的压缩标准JPEG静态图像压缩标准(JointPictureExpertsGroup--联合图象专家组)1992年正式被采纳成为国际标准JPEG标准有损图像压缩方法在图像区域内，相邻图像的内容变化较缓慢，即存在大量的空间冗余心理学实验证明，人眼对高频分量的感知能力远低于对低频分量的感知能力人眼对灰度分量的感知能力远高于对彩色分量的感知能力两种基本压缩算法（混合）1。基于DPCM的无失真算法（无量化器）图2

4、。基于DCT的有失真算法JPEG标准下面介绍JPEG标准的基于DCT的有失真算法压缩原理：JPEG算法基本步骤：JPEG算法操作可分成以下三个步骤：通过离散余弦变换(DCT)去除数据冗余；使用量化表对以DCT系数进行量化；对量化后的DCT系数进行编码使其熵达到最小。基于离散余弦变换(DCT)的有失真压缩编码的编码过程如下图所示JPEG标准JPEG标准A.离散余弦变换JPEG采用8×8子块的二维离散余弦变换算法。1)DCT的实质与特点：①利用正交变换实现图象数据压缩的实质，是通过图象取样信息从空间域转到变换域，其能量集中，保持且近似

5、于不相关，从而保留能量集中部分即可使频带压缩。②DCT的均方误差编码性能在理论上最接近于在马尔科夫模型假定下的最佳统计匹配正交变换(KLT)。③DCT可用快速算法来实现。基于DCT的JPEG算法——离散余弦变换示意图8×8的子图像块的变换示意图基于DCT的JPEG算法——DCT的可分离性图示JPEG标准FDCT输出64个基信号的幅值称作“DCT系数”，即DCT变换系数值。64个变换系数中包括一个代表直流分量的“DC系数”和63个代表交流分量的“AC”系数。IDCT是FDCT的逆过程，它把64个DCT变换系数经逆变换运算，重建一个6

6、4点的输出图象。在所用设备的计算精足够高的前提下，且系数未经过量化，原始的64点信号就能够精确地恢复。3)量化基于DCT编、解码框图为了压缩数据，对DCT系数要作量化处理，量化的作用是在保持一定质量前提下，丢弃图像中对视觉效果影响不入的信息。量化处理是一个多到1的映射，是造成DCT编解码信息丢失的根源之一。JPEG中采用线性非均匀量化器，量化定义为对64个DCT系数除以量化步长，四舍五入取整.JPEG标准量化表的尺寸与64个变换系数一一对应(64个)，量化表元素随DCT系数的位置和彩色分量的不同有不同值。它可由用户规定(JPEG给

7、出参考值)，并作为编码器的一个输入。量化表中每个元素值为1到255间任意整数，其值规定了它所对应的DCT系数的量化器步长。JPEG标准量化的作用是在一定的主观保真度图象质量前提下，丢掉那些对视觉影响不大的信息，不同频率的余弦函数对视觉影响不同，可以根据不同频率的视觉阈值来选择量化表中的元素值的大小。这样通过心理视觉实验，去确定对应于不同频率的视觉阈值，以确定不同频率的量化器步长。JPEG标准JPEG给出量化特性表（示范），根据心理视觉加数函数而得到亮度分量量化矩阵。同时还给出根据心理视觉加权函数而得出的色度分量量化矩阵。这是JPE

8、G给出的参考值。基于DCT的JPEG算法——亮度量化表和色度量化表亮度分量量化矩阵、色度分量量化矩阵（JPEG中给出的参考值）低频分量部分，量化步距较小JPEG标准每一个量化表右下角的值较大，目的在于更多的减少高频分量色度量化表的值较亮度分量表大，