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1、第六章 多媒体数据压缩编码技术,学习内容,一、多媒体数据压缩编码概述 二、多媒体数据压缩编码基本原理 三、常见的多媒体数据压缩编码方法,学习目标,1、了解多媒体数据压缩编码的必要性和可能性 2、了解数据压缩技术的性能指标 3、掌握数据压缩编码基本原理 4、掌握常见的多媒体数据压缩编码方法：前缀编码、Shannon-Fano 编码、Huffman编码等,第一节 多媒体数据压缩编码概述,1、多媒体数据压缩的必要性 2、多媒体数据压缩的可能性 3、多媒体数据压缩的应用领域 4、多媒体数据压缩编码方法的分类 5、多媒体数据压缩编码方法的评价,一、压缩编码的必要性,存 储,传 输,一、压缩编码的必要性,
2、二、压缩编码的可能性,1、人类不敏感因素：,听觉：对某些频率的音频信号不敏感 视觉：人眼存在所谓的 “视觉掩盖效应”即人眼 对亮度比较敏感，而对边缘的强烈变化并不敏感,2、存在数据冗余,数据冗余的基本概念,冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间， 其多余的程度叫做“冗余度”,信息量、数据量和冗余量之间的关系式： I = D- du,I代表信息量 D表示数据量 du是冗余量,数据冗余的例子,计算机中用2个字节表示一个汉字,一秒：8KHz8bit64kb/s,，即360字节/分钟 0.36KB/分,180字/分钟， 4kHz,数字化 (8khz、8位、单声道),前,后,一分：64kb/s60
3、s/min 3840kb/min 480 KB/分,播音员播音：,数据冗余的种类,空间冗余 时间冗余 结构冗余,知识冗余 视觉冗余 信息熵冗余,空间冗余,规则物体的表面具有物理相关性，将其表面数 字化后表现为数据冗余。,时间冗余,结构冗余,在数字化图像中，具有规则纹理的表面、大面积相互重叠的相同图案，规则有序排列的图形等结构，都存在数据冗余，这种结构上的冗余叫做“结构冗余”。,知识冗余,人类一旦掌握了知识，凭借经验就可辨别事物，无须进行全面的比较和辨别。,视觉冗余,人类的视觉敏感度一般小于图像的表现力，图像的微小色彩变化、亮度层次的细腻变化以及轮廓的细微差别不易察觉，这就产生了视觉冗余。,信息
4、熵冗余,信息熵，又称编码冗余，是指一组数据所携带的信息量，一般定义为：,E为信息熵 k为数据类数或码元 的个数 Pi为发生概率,编码时，为使单位数据量d等于E或接近E：,d为单位数据量 k为数据类数或码元的个数 b(yi)为分配给码元类yi的比特数,信息熵冗余,因此，单位数据量d的值必然大于信息熵E，产生信息熵冗余。,理论状态下，b(yi)应设为：,式中，pi是yi的发生概率、由于要预先估算出,很困难因此 实际上一般取：,信息熵冗余,三、数据压缩编码应用领域,图像信号、视频信号和音频信号的压缩编码,文件存储系统和分布式系统的数据压缩编码,为数据安全保密而开发的数据压缩编码,四、压缩编码方法分类,多媒体数据压缩编码,无失真编码,有失真编码,统计编码,预测编码,变换编码,分析合成编码,量化编码 小波变换编码 分行图像 子带编码,K-L变换 DCT变换,DPCM编码 ADPCM编码,行程编码 LZW编码 霍夫曼编码 算术编码,五、压缩编码方法的评价,衡量一种数据压缩方法好坏有三个重要指标：,压缩比要大,实现压缩的算法要简单，压缩解压缩速度快， 尽可能实时压缩解压,恢复效果要好，尽可能恢复原始数据,