第三章-多媒体数据压缩技术ppt课件.ppt

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1、第3章多媒体数据压缩技术本章重点：1.数据压缩的基本概念2.各种压缩技术的分类3.预测编码的基本原理4.变换编码的基本原理5.统计编码的基本原理6.分析–合成编码的基本原理7.声音压缩标准8.图像视频压缩标准3.1数据压缩的基本原理和方法3.2音频的压缩3.3图像和视频的压缩第3章多媒体数据压缩技术3.1数据压缩的基本原理和方法压缩的必要性音频、视频的数据量很大，如果不进行处理，计算机系统几乎无法对它进行存取和交换。例如，一幅具有中等分辨率（640×480）的真彩色图像（24b/像素），它的数据量约为7.37Mb/帧，一个

2、100MB（Byte）的硬盘只能存放约100帧图像。若要达到每秒25帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量为184Mb，而且要求系统的数据传输率必须达到184Mb/s。对于声音也是如此，若采用16b样值的PCM编码，采样速率选为44.1kHZ，则双声道立体声声音每秒将有176KB的数据量。3.1数据压缩的基本原理和方法视频、图像、声音有很大的压缩潜力信息论认为：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。原始信源的数据存在着很多冗余度：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、听觉冗余等。3.1.1数据压缩技术的性能指标节省

3、图象或视频的存储容量，增加访问速度，使数字视频能在PC机上实现，需要进行视频和图象的压缩。有三个关键参数评价一个压缩系统：压缩比图象质量压缩和解压的速度另外也必须考虑每个压缩算法所需的硬件和软件。3.1.1数据压缩技术的性能指标1．压缩比压缩性能常常用压缩比定义（输入数据和输出数据比）例：512×480，24bit/pixel(bpp)输出15000byte输入＝737280byte压缩比＝737280/15000＝49:13.1.1数据压缩技术的性能指标2．图象质量压缩方法：无损压缩（图象质量不变）和有损压缩有损压缩：失

4、真情况很难量化，只能对测试的图象进行估计。3.1.1数据压缩技术的性能指标3．压缩和解压速度在许多应用中，压缩和解压将在不同时间、不同的地点、不同的系统中进行。所以，压缩、解压速度分别估计。静态图象中，压缩速度没有解压速度严格；动态图象中，压缩、解压速度都有要求，因为需实时地从摄像机或VCR中抓取动态视频。3.1.1数据压缩技术的性能指标4．硬软件系统有些压缩解压工作可用软件实现。设计系统时必须充分考虑：算法复杂－压缩解压过程长算法简单－压缩效果差目前有些特殊硬件可用于加速压缩/解压。硬接线系统速度快，但各种选择在初始设计

5、时已确定，一般不能更改。因此在设计硬接线压缩/解压系统时必须先将算法标准化。（1）空间冗余在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。（2）时间冗余时间冗余反映在视频帧序列中，相邻帧图像之间有较大的相关性，一幅图像中的某物体或场景可由其他帧图像中的物体或场景重构出来。1.数据冗余的类型：3.1.2数据冗余的类型与压缩方法分类（3）信息熵冗余信息熵冗余是指数据所携带的信息量少于数据本身而反映出来的数据冗余。（4）视觉冗余人类的视觉系统由于受生理特性的限制，

6、对于图像场的注意是非均匀的，人眼并不能察觉图像场的所有变化。事实上人类视觉的一般分辨能力为26灰度等级，而一般图像的量化采用的是28灰度等级，即存在着视觉冗余。3.1.2数据冗余的类型与压缩方法分类（5）听觉冗余人耳对不同频率的声音的敏感性是不同的，不能察觉所有频率的变化，对某些频率不必特别关注，因此存在听觉冗余。（6）结构冗余数字化图像中物体表面纹理等结构往往存在着数据冗余，这种冗余称为结构冗余。（7）知识冗余由图像的记录方式与人对图像的知识之间的差异所产生的冗余称为知识冗余。3.1.2数据冗余的类型与压缩方法分类3.1

7、.2数据冗余的类型与压缩方法分类2.数据压缩技术分类根据解码后数据与原始数据是否完全一致可以分为两大类：一类是熵编码、冗余压缩法，也称无损压缩法、无失真压缩法；二是熵压缩法，也称有损压缩法、有失真压缩法。从“熵”损失角度分为无损压缩和有损压缩两种：无失真压缩，又称熵编码。由于不会失真，多用于文本数据的压缩，但也有例外，非线性编辑系统为了保证视频质量，有些高档系统采用的是无失真压缩方法。有失真压缩，又称熵压缩法。大多数图像、声音、动态视频等数据的压缩是采用有失真压缩。3.1.2数据冗余的类型与压缩方法分类从信息语义角度分为“

8、熵(平均信息量)编码”和“源编码”两种：熵(平均信息量)编码(EntropyCoding)熵编码是一种泛指那些不考虑被压缩信息的性质的编码和压缩技术。它是基于平均信息量的技术把所有的数据当作比特序列，而不根据压缩信息的类型优化压缩。也就是说，平均信息量编码忽略被压缩信息的语义内容。熵编码分为：重复序列消