北京邮电大学：《多媒体技术原理及应用》第2章 多媒体数据压缩技术

第2章多媒体数据压缩技术 信息表示与编码 常用的数据压缩技术 静态图像压缩标准JPEG 运动图像压缩编码标准MPEG 视听通信编码解码标准H.26X 声音压缩技术

第2章 多媒体数据压缩技术 ▪ 信息表示与编码 ▪ 常用的数据压缩技术 ▪ 静态图像压缩标准JPEG ▪ 运动图像压缩编码标准MPEG ▪ 视听通信编码解码标准H.26X ▪ 声音压缩技术

2.1信息表示与编码 ■数字化表示 彩色空间 ■多媒体数据转换

2.1 信息表示与编码 ◼ 数字化表示 ◼ 彩色空间 ◼ 多媒体数据转换

21.1概述 传统上用模拟方式表示声音和图像信息 易出故障,常产生噪音和信号丟失,且拷贝过程中 噪音和误差逐步积累; 模拟信号不适合数字计算机加工处理。 数字化处理:巨大的数据量

2.1.1 概述 ◼ 传统上用模拟方式表示声音和图像信息。 易出故障，常产生噪音和信号丢失，且拷贝过程中 噪音和误差逐步积累； 模拟信号不适合数字计算机加工处理。 ◼ 数字化处理：巨大的数据量

■采样定理: 仅当采样频率≥2倍的原始信号频率时,才能保 证采样后信号可被保真地恢复为原始信号 釆用8bt数字化,从而1秒钟电视信号的数据量 约为992Mbs 分钟的原始电视数据。若HDTV(.2(0沙 即约为10Mbps。650MB的 CD-ROM仅能存约1 张 CD-ROM还存不下6秒钟的HDTV图像

◼ 采样定理： 仅当采样频率≥2倍的原始信号频率时，才能保 证采样后信号可被保真地恢复为原始信号。 ◼ 采用8bit数字化，从而1秒钟电视信号的数据量 约为99.2Mbits。 即约为100Mbps。650MB的CD-ROM仅能存约1 分钟的原始电视数据。若HDTV(1.2Gbps)， 一 张CD-ROM还存不下6秒钟的HDTV图像

人说话的音频一般在20Hz~4kHz,即人类语音 的带宽为4kHz。依据采样定理,设数字化精度 为8b,则1秒钟信号量为64kbis 因此,人讲1分钟话的数据量为480kB 数字化处理的关键问题一数据压缩

◼ 人说话的音频一般在20Hz~4kHz， 即人类语音 的带宽为4kHz。依据采样定理， 设数字化精度 为8b， 则1秒钟信号量为64kbits。 因此， 人讲1分钟话的数据量为480kB。 ▪ 数字化处理的关键问题－数据压缩

压缩的基础一数据冗余 空间冗余 时间冗余 ■信息熵冗余 结构冗余 知识冗余 视觉冗余 其他冗余

压缩的基础－数据冗余 ◼ 空间冗余 ◼ 时间冗余 ◼ 信息熵冗余 ◼ 结构冗余 ◼ 知识冗余 ◼ 视觉冗余 ◼ 其他冗余

空间冗余 这是图像数据中经常存在的一种冗余。 ■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 象结构在数字化其他中就表现为数据冗余

空间冗余 ◼ 这是图像数据中经常存在的一种冗余。 ◼ 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 象结构在数字化其他中就表现为数据冗余

时间冗余 这是序列图像和语音数据中所经常包含的冗余 图像序列中的两幅相邻的图像之间有较大的相关 性,这反映为时间冗余 ■在语言中,由于人在说话时发音的音频是一连续 的渐变过程,而不是一个完全时间上独立的过程, 因而存在时间冗余

时间冗余 ◼ 这是序列图像和语音数据中所经常包含的冗余。 ◼ 图像序列中的两幅相邻的图像之间有较大的相关 性，这反映为时间冗余。 ◼ 在语言中，由于人在说话时发音的音频是一连续 的渐变过程，而不是一个完全时间上独立的过程， 因而存在时间冗余

信息熵冗余 信息熵是指一组数据所携带的信息量,它定义为 H=∑;0N- P;log,P N为数据类数或码元个数,P为码元y发生的概率 ■为使信息编码单位数据量d接近于或等于H,应设: d=∑=0Pb0y) 其中b0)是分配给码元y的比特数,理论上应取 b()=og2P,实际一般取b(b/=b)=…=b0 ■例如,英文字母编码码元长为7bit,即 b(/=b(y)=…=b0kx=7,这样d必然大于H,由 此带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余

信息熵冗余 ◼ 信息熵是指一组数据所携带的信息量，它定义为： H=-∑i=0 N-1Pi log2Pi N为数据类数或码元个数， Pi为码元yi发生的概率. ◼ 为使信息编码单位数据量d接近于或等于H，应设： d=∑i=0 N-1Pi b(yi ) 其中b(yi )是分配给码元yi的比特数， 理论上应取 b(yi )=-log2Pi . 实际一般取b(y0 )=b(y1 )=…=b(yK-1 ). ◼ 例如， 英文字母编码码元长为7bit， 即 b(y0 )=b(y1 )= … =b(yK-1 )=7， 这样d必然大于H， 由 此带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余

结构冗余 有些图像从大域上看存着非常强的纹理结构, 我们称它们在结构上存在有冗余 ■例如,布纹图像和草席图像

结构冗余 ◼ 有些图像从大域上看存着非常强的纹理结构， 我们称它们在结构上存在有冗余。 ◼ 例如，布纹图像和草席图像