多媒体技术基础

MPEG视频压缩技术是针对运动图像 的数据压缩技术。通过帧运动补偿有效地 压缩了数据的比特数，它采用了三种图像， 帧内图、预测图和双向预测图，有效地减 少了冗余信息。对于MPEG来说，帧间数据 压缩、运动补偿和双向预测，这是和JPEG 主要的不同之处。另外，MPEG中视频信号 包含有静止图画和运动信息等不同的内容， 量化器的设计比JPEG压缩算法中量化器的 设计考虑的因素要多。
多媒体技术基础
课程辅导
制作人:郑琳
课件说明
本课件是《多媒体技术基础》 第三章的主要内容。其中包括 课程内容，课程辅导，重点难 点的提示，课下作业等一些相 关内容。
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开始界面 课文内容列表 引言内容 其他问题
数据压缩的基本原理
辅导信息
课后作业
音频信号的压缩编码 视频信号的压缩编码
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课程结构
变换编码是指对信号进行变换后，再 编码。如将时域信号变换到频域信号，因 为声音、图像大部分信号都是低频信号， 在频域中信号的能量较集中，再进行采样、 编码肯定可以压缩数据。其过程即系统构 成为：信源序列→变换→变换域采样→量 化编码→存储或传输→译码→填零→反变 换→再现序列。
模型编码是指彩模型的方法对传输的 图像进行参数估测。典型的模型编码有随 机马尔可夫场和分形图像编码，我们重点 讲述分形编码。分形的概念：这是一个比 较新的概念，其含义是某种形状、结构的 一个局部或片断，是其组成部分以某种方 式与整体相似的形，它指一类无规则、混 乱而复杂，但其局部与整体有相似的体系， 即自相似性体系。（了解内容）
• 新子区间的起始位置=前子区间的起始位置 +当前符号的区间左端×前子区间长度； • 新子区间的长度=前子区间的长度×当前符 号的概率（等价于范围长度）； • 最后得到的子区间的长度决定了表示该区 域内的一个数所需的位数。 • 算术编码在编、译码的过程中，子区间的 起始位置和长度值的小数点后的位数越来 越长，实际中无法实现。因此较实用的改 进算法是限制小数点后的位数。
目录
一、多媒体技术概论 二、多媒体信息的表示
三、多媒体信息的压缩 五、多媒体开发环境和工具 七、多媒体卡
四、多媒体制作 六、多媒体应用系统开发 八、光盘与光驱
九、常用多媒体设备
十、多媒体应用
本章引言
数字化后的视频和音频等多媒体信息 具有数据海量性，为了存储需要较大的容 量，为了传输需要较大的带宽。但目前硬 件技术所能提供的计算机存储资源和网络 带宽与实际要求相差甚远。这就给多媒体 信息存储和传输带来了很大的困难，并已 成为有效获取和使用多媒体信息瓶颈。因 此，以压缩的方式存储和传输数字化的多 媒体信息是解决这一问题的唯一途径。
算术编码
变换编码
模型编码
Huffman编码：是对统计独立信源达到最 小平均码长的编码方法，其基本原理是按 信源符号出现的概率大小进行排序，出现 概率大的分配短码，出现概率小的则分配 长码。编码过程如下：（1）将信源符号按 概率递减顺序排列；（2）把两个最小的概 率加起来，作为新符号的概率；（3）重复 前两步，直到概率和达到1为止；（4）在 每次合并消息时，将被合并的消息赋予1和 0或0和1；（5）寻找从每一信源符号到概 率为1的路径，记录下路径上的1和0；（6） 对每一符号写出从码树的根到中借点1、0 序列。
音频信号的压缩编码
音频信号编码的分类（主要是有损压 缩）：波形编码（主要有PCM、DPCM、 ADPCM），参数编码（主要有预测性 LPC），混合编码（主要有CELP、MP－ LPC）。音频信号的压缩标准为G系列。
视频信号的压缩编码
比较常用的为有损压缩，包括预测编 码、变换编码、模型编码、基于重要性以 及混合编码。其中最重要的是混合编码中 的JPEG（多灰度静止图像的数字压缩编码 标准）和MPEG（运动图像压缩标准）。
举例说明
例如：对信源 Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｘ４ Ｘ５ Ｘ６ X＝ 0.25 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 对其进行编码，写出其码树、码长，并计算 平均码长。
符号 概率 编码过程 0 0 X1 1 0.55 0.25 X2 1 0 0.25 1 X3 1 0.45 0.20 0 X4 0.15 X5 0.10 0 0.30 1 X6 0.05 1 0.15 所以， X1 ＝01、 X2 ＝10、 X3 ＝11、X4 ＝ 000、X5 ＝0010、X6 ＝0011、码长分别为： 2，2，2，3，4，4。平均码长为2.83.
算术编码是一种二元码的编码方法。 在不考虑信源统计的情况下，只要监视一 小段时间内码出现的频率，不管统计是平 稳的或非平稳的，编码的码率总能趋近于 信源熵值，每次迭代时的编码算法只处理 一个数据符号，并且只有算术运算。设编 码初始化子区间为[0，1]，Qe从0算起，则 Pe=1-Qe。随着被编码数据流符号的输入， 子区间逐渐缩小。
在多媒体信息中包含大量冗余的信息， 把这些冗余的信息去掉，就实现了压缩。 数据压缩技术有三个重要指标，一是压缩 前后所需要的信息存储量之比要大；二是 实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度 快，尽可能地做到实时压缩和解压；三是 恢复效果要好，要尽可能的完全恢复原始 数据。
数据压缩的基本原理
数据压缩 有损压缩法 Huffman编码 无损压缩法 预测编码
预测编码是数据压缩的一个重要的方 法。由于离散信号间存在一定关联性，因 此可以根据前面的一个或多个信号对下一 个信号进行预测，然后对实际值和预测值 的差值进行编码。预测的越准确，则误差 信号就越小，这样，就可以用较小的数码 对误差信号进行编码，进而达到压缩的目 的。 我们常说的主要是线性预测。较典型的方 法是自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 和差分脉冲编码调制（DPCM）等。
辅导信息
• • • • 辅导教师：郑琳 所在科室：现教中心 电话联系：2109078 电子邮件：zhl@
课后作业
习题三、P73 1、2 P74 5、8、17、 19、25、30、40 自测题三、P75 1、