《多媒体技术与实训》课程教学资源（PPT课件）第3章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 ,教学目标 了解多媒体数据压缩的重要性 多媒体数据压缩方法的分类 4编码方法 JPEG标准 4MPEG标准

第三章 多媒体数据压缩编码技术 了解多媒体数据压缩的重要性 多媒体数据压缩方法的分类 编码方法 JPEG标准 MPEG标准 教学目标

第三章多媒体数据压缩编码技术 s3.1多媒体压缩的重要性和分类 多媒体数据压缩的必要性 ·多媒体数据压缩的可行性 ·多媒体数据压缩方法的分类 下一頁

3.1 多媒体压缩的重要性和分类 • 多媒体数据压缩的必要性 • 多媒体数据压缩的可行性 • 多媒体数据压缩方法的分类 第三章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 多媒体数据压缩的必要性 数字化的视频和彦频信号的数量之大是非常惊的例如 1蠱怎质芣曆、瓚薮焘为。铷螽的屨壑臂瘟蟲梦 8KB 2、数字视频图像的数据量 设:分辨率为640×480的彩色图像,一幅图像有307,200个像素。 每个像素用24b表示则二幅画面就需要(307,200×24)约 天092MB的仔储空回接包秒播放2帽则,钟的数据弟能 23MB。一张650MB的光盘,存放这样耒经压缩的视数据 播放约28秒。 由此可见,在多媒体系统中,对多媒体数进行压缩是猪常多 要的 下一頁 出

多媒体数据压缩的必要性 数字化的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的 ,例如: 1、具有电话质量的未压缩语音取样速率为8kHz，采用每样值8比特 进行量化，产生一个64Kb／s的数据流。需要的存储空间是每秒 8KB。 2、数字视频图像的数据量 设：分辨率为640×480的彩色图像，一幅图像有307，200个像素。 若每个像素用24bit表示，则一幅画面就需要（307，200×24）约 为0.92MB的存储空间。按每秒播放25幅，则一秒钟的数据量是 23MB。一张650MB的光盘，存放这样未经压缩的视频数据，只能 播放约28秒。 由此可见，在多媒体系统中，对多媒体数据进行压缩是非常必 要的。 第三章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 多媒体数据压缩的可行性 ·信息量:数据量+数据冗余,多媒体数据内部存在数 据的冗余性,有着不同类型的冗余数据:1.空间冗 余2.时间冗余3.统计冗余4.结构冗余 5.知识冗余6.视觉冗余7.图像区域的相同性 冗余。 数据压缩就是将庞大数据中的冗余信息去掉,即去掉 数据之间的相关性,保留相互独立的信息分量。所以 说,多媒体数据是可以被压缩的,即具有可行性。 下一頁 出

多媒体数据压缩的可行性 • 信息量：数据量+数据冗余，多媒体数据内部存在数 据的冗余性，有着不同类型的冗余数据：1．空间冗 余 2．时间冗余 3．统计冗余 4．结构冗余 5．知识冗余 6．视觉冗余 7．图像区域的相同性 冗余。 • 数据压缩就是将庞大数据中的冗余信息去掉，即去掉 数据之间的相关性，保留相互独立的信息分量。所以 说，多媒体数据是可以被压缩的，即具有可行性。 第三章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 多媒体数据压缩方法的分类 多媒体数据压缩处理一般有两个过程:一是编码过程,即压缩 过程。二是解码过程,即还原压缩数据的过程 多媒体数据压缩方法根据不同的依据有不同的分类。 1.根据质量有无损失分为:有损编码和无损编码 2.根据其作用城在空间域或濒频率域分为:空间方法、变换方 法和混合方法。 3.根据是否自适应分为:自适应编码和非适应编码。 下一頁 出

多媒体数据压缩方法的分类 • 多媒体数据压缩处理一般有两个过程：一是编码过程，即压缩 过程。二是解码过程，即还原压缩数据的过程。 • 多媒体数据压缩方法根据不同的依据有不同的分类。 1．根据质量有无损失分为：有损编码和无损编码。 2．根据其作用域在空间域或频率域分为：空间方法、变换方 法和混合方法。 3．根据是否自适应分为：自适应编码和非适应编码。 第三章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 3.2编码方法介绍 ·预测编码 预测编码方法是在图像数据和语音信号数据压缩中都得到广泛应用和 研究的—种压缩编码方法,是针对数据的统计冗余进行压缩的一种方法。 预测编码法的理论基础是现代统计学和控制论,主要是通过减少数据的 相关性来实现数据的压缩。比如当前像素的灰度或颜色信号,数值上与 其相邻像素总是比较接近,除非处于边界状态。那么,当前像素的灰度 或颜色信号的数值,可用前面已出现的像素的值进行预测.(估计),得 到一个预测值(估计值),将实际值与预测值求差,对这个差值信号进行 编码、传送,这种编码方法称为预测编码方法。 下一頁 出

第三章 多媒体数据压缩编码技术 • 预测编码 预测编码方法是在图像数据和语音信号数据压缩中都得到广泛应用和 研究的一种压缩编码方法，是针对数据的统计冗余进行压缩的一种方法。 预测编码法的理论基础是现代统计学和控制论，主要是通过减少数据的 相关性来实现数据的压缩。比如当前像素的灰度或颜色信号，数值上与 其相邻像素总是比较接近，除非处于边界状态。那么，当前像素的灰度 或颜色信号的数值，可用前面已出现的像素的值进行预测．(估计)，得 到一个预测值(估计值)，将实际值与预测值求差，对这个差值信号进行 编码、传送，这种编码方法称为预测编码方法。 3.2 编码方法介绍

第三章多媒体数据压缩编码技术 3.2编码方法介绍 变换编码 变换编码也是一种对统计冗余进行压缩的方法。 橋彎罻舞萋层箜簽昺對种雞祭銮;据蒼瞿婪辏麈域表交婺 莉复菂寝霜存戛孾麦罰建行篩层媭换捋號弩嘏痍虞来的 数据。 变换编码是种失真编 采用不同的变换方式,压缩的数据量和压缩 都不同。变换编码技 较成 种图像数据的压缩,如 线国楼兽檬全宿套动图像,以及多媒体计算机技术中的电视频 下一頁 ‖

• 变换编码 • 变换编码也是一种对统计冗余进行压缩的方法。 • 变换编码的思路是先对信号进行某种函数变换，把数据转换成另一种表示形式， 从信号的一种表示空间变换到另一种表示空间，然后在变换后的域上，对变换 后的信号进行编码。这种变换有利于实现某一特定目标，将使数据量减少，以 利于数据的传输和存储。这种变换的反向进行，即反变换，就可以恢复原来的 数据。 • 变换编码是一种失真编码方法，采用不同的变换方式，压缩的数据量和压缩速 度都不同。 变换编码技术比较成熟，广泛应用于各种图像数据的压缩，如单色 图像、彩色图像、静止图像、运动图像，以及多媒体计算机技术中的电视视频 帧内图像压缩和帧间图像压缩等。 3.2 编码方法介绍 第三章 多媒体数据压缩编码技术

第三章多媒体数据压缩编码技术 哈夫曼编码 哈夫曼是对统计独立信源能达到最小平均码长的编 码方法,即最佳码,它完全依据字符出现概率来构造, 各码字长度严格按照所对应符号出现概率的大小逆序 排列。最佳性可从理论上证明。这种码具有即时性和 惟一可译性。 下一頁

• 哈夫曼编码 哈夫曼是对统计独立信源能达到最小平均码长的编 码方法，即最佳码，它完全依据字符出现概率来构造， 各码字长度严格按照所对应符号出现概率的大小逆序 排列。最佳性可从理论上证明。这种码具有即时性和 惟一可译性。 第三章 多媒体数据压缩编码技术

三第三章多媒体数据压缩编码技术 3.3多媒体数据压缩编码的国际标准 JPEG标准 MPEG标准 下一頁

第三章 多媒体数据压缩编码技术 • JPEG标准 • MPEG标准 3.3 多媒体数据压缩编码的国际标准

第三章多媒体数据压缩编码技术 JPEG标准 986年要际串握话询层会和国西标 联台图像专家小组的英文缩写小车成员多年来 于标准 多灰度静上僚的数字压维码色是针对连续 色调、多级灰度 图像的数字图像压缩编码方法。 这个压缩编码方法称为JEG PEG算法被确定 为JPEG国际标准它是国际上彩色、灰摩 像的第 国际标ⅶ准。护PG标准是,个适用范围 泛的通用标准。它不仅适于静图像的压缩,电视图像 序列的帧为图像的压缩编码也常来用jEG压缩标准。 下一頁 出

第三章 多媒体数据压缩编码技术 • 1986年国际电报电话咨询委员会(CCITI)和国际标 准化协会(ISO)联合组成的一个图像专家小组。JPEG 是联合图像专家小组的英文缩写。小组成员多年来一 直致力于标准化工作，于1991年他们开发研制出 “多灰度静止图像的数字压缩编码”，它是针对连续 色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编码方法。 这个压缩编码方法称为JPEG算法。JPEG算法被确定 为JPEG国际标准，它是国际上彩色、灰度、静止图 像的第一个国际标准。JPEG标准是一个适用范围广 泛的通用标准。它不仅适于静图像的压缩，电视图像 序列的帧内图像的压缩编码也常采用JPEG压缩标准。 JPEG标准