第六章 多媒体数据压缩讲解
第六章多媒体数据压缩编码技术第一节pppt课件(专业版)
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信息熵冗余
理论状态下，b(yi)应设为：
b(y)logp
i
2i
式中，pi是yi的发生概率、由于要预先估算出
{p,p...p } 很困难．因此 实际上一般取：
01
k1
b(y)b(y)...b(y)
0
1
k 1
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。
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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 ❖ 为数据平安保密而开发的数据压缩编码
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四、压缩编码方法分类
多媒体数据压缩编码
无失真编码
统计编码
行程编码 LZW编码 霍夫曼编码 算术编码
有失真编码
预测编码 变换编码 分析合成编码
DPCM编码 ADPCM编码
K-L变换 DCT变换
量化编码 小波变换编码 分行图像 子带编码
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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
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信息熵冗余
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 k1 p•logpi
i
2
i0
E为信息熵 k为数据类数或码元 的个数 Pi为发生概率
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信息熵冗余
编码时，为使单位数据量d等于E或接近E：
k1
d pb(y)
i
i
i0
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
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第一节 多媒体数据压缩编码概述
多媒体数据压缩技术
第6章多媒体数据压缩技术【教学内容】1．多媒体数据压缩编码的必要性、可能性和压缩方法的分类；2．量化；3．统计编码；4．变换编码；5．多媒体数据压缩编码国际标准。
【教学目的与要求】数字化后的音频和视频等媒体信息具有数据海量特性，与当前硬件技术所能提供的计算机存储资源和网络带宽之间有很大差距（虽然现在的存储器的容量越来越大），解决这一问题的关键技术就是数据压缩技术，即多媒体数据压缩编码的必要性。
由于数据中存在着大量的冗余，所以多媒体数据压缩才是可行的。
介绍常用的编码方法，数据压缩编码的国际标准：JPEG、MPEG等。
1．熟练掌握：多媒体数据压缩编码的必要性、可能性；哈夫曼编码；JPEG压缩编码。
2．掌握：量化；统计编码；变换编码。
1．一般了解：压缩编码的分类；多媒体数据压缩编码的其他国际标准，如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7等；【考核知识点】多媒体数据压缩编码的必要性；多媒体数据压缩的可行性；哈夫曼编码、算术编码的基本原理；数据压缩编码的国际标准：JPEG、MPEG的基本原理。
随着通信、计算机和大众传播这三大技术更紧密的融合，计算机已不局限于数值计算、文字处理的范畴，同时成为处理图形、图像、文字和声音等多媒体等多种信息的工具。
数字化后的视频和音频等媒体信息具有数据海量性，与当前硬件技术所能提供的计算机存储资源和网络带宽之间有很大差距，可以通过数据压缩技术解决该关键问题。
在多媒体计算机技术的发展与进步的进程中，数据压缩技术扮演着举足轻重的角色。
本章重点介绍一些重要的压缩编码方法，也介绍现有的多媒体数据压缩的国际标准：JPEG、MPEG、H.21、H.23可视通信的国际标准。
这些压缩算法和国际标准可以广泛地应用于多媒体计算机、多媒体数据库、常规电视数字化、高清电视（HDTV）以及交互式电视（Interactive TV）系统中。
目前，正在开展应用的项目有：可视电话、视频会议、多媒体电子邮件、音频、视频点播和IP电话等。
多媒体数据的压缩与传输技术
多媒体数据的压缩与传输技术随着计算机和互联网的不断发展，多媒体数据在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，如音频、视频、图像等。
随之而来的问题就是如何保证这些数据的高效传输和存储。
本文将探讨多媒体数据的压缩与传输技术，以及优化这些技术的方法。
一、多媒体数据的压缩技术多媒体数据的压缩技术是指通过对数据进行编码和压缩，减少数据传输和存储所占用的空间和带宽。
常见的压缩技术包括有损压缩和无损压缩两种。
1. 有损压缩有损压缩是指通过丢弃一部分数据来减小数据的大小，以达到压缩的目的。
这种压缩方法适用于音频和视频等数据，一般情况下，这些数据对人的感知有一定的误差容忍度，可以通过有损压缩的方法将数据体积大幅度压缩。
常见的有损压缩算法包括MP3、JPEG、MPEG等。
2. 无损压缩与有损压缩相比，无损压缩可以确保数据在压缩后不会有任何信息丢失。
无损压缩适用于图像和文本等数据，这些数据对精确性要求较高。
常见的无损压缩方法包括GIF、PNG和ALAC等。
二、多媒体数据的传输技术多媒体数据的传输技术一般分为实时传输和非实时传输两类。
1. 实时传输实时传输是指数据的传输需要在某个时间点到达并得到有效处理的传输方法。
此类传输方法通常用于视频通话、游戏直播等场景中。
因此，实时传输需要具备低延迟、高质量和可靠性三个特点。
常见的实时传输技术包括传统的TCP/IP协议与User Datagram Protocol（UDP）协议相对应的RTCP（Real-time Transfer Control Protocol）和RTP（Real Time Transport Protocol）协议。
同时，目前应用最广泛的实时传输协议是WebRTC技术。
2. 非实时传输非实时传输则是指数据的传输不需要在某个时间点到达并得到有效处理的传输方式，该传输方法常用于文件下载、在线视频播放等场景中。
此类数据传输相对于实时传输，对于时间要求更为宽松，但需要对数据传输的可靠性和完整性进行保证。
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩1. 引言多媒体数据压缩是当今数字技术中的重要问题之一。
随着互联网的发展以及多媒体应用的广泛应用，对数据的传输和存储的需求也越来越大。
多媒体数据常常具有巨大的数据量，传输和存储所需的带宽和存储空间也相应增加。
为解决这一问题，多媒体数据压缩技术应运而生。
2. 多媒体数据压缩的基本原理多媒体数据压缩的基本原理是通过减少多媒体数据中的冗余信息来降低数据的传输和存储成本。
冗余信息是指数据中重复或不必要的部分，可以通过一定的算法进行识别和剔除。
多媒体数据压缩主要涉及到图像、音频和视频等不同类型的数据。
对于图像数据，常用的压缩算法包括无损压缩和有损压缩。
无损压缩通过对图像进行编码和解码来实现数据的压缩和恢复，保证了压缩前后数据的完全一致性。
有损压缩则通过牺牲一定的图像质量来实现更高的压缩比，常见的有损压缩算法包括JPEG和PNG等。
对于音频数据，压缩技术主要包括无损压缩和有损压缩。
无损压缩常用的算法有FLAC和ALAC等，它们主要通过减小数据中的冗余部分来实现音频数据的压缩。
而有损压缩则通过对音频信号进行一定的量化和编码来实现更高的压缩比，例如MP3和AAC等。
对于视频数据，压缩技术主要包括基于帧间压缩和基于帧内压缩。
帧间压缩通过对相邻帧之间的差异进行编码来实现数据的压缩，常见的压缩算法有MPEG-2和H.264等。
而帧内压缩则通过对单帧图像进行编码来实现压缩，常见的压缩算法有MPEG-1和H.265等。
3. 多媒体数据压缩的应用多媒体数据压缩技术在各个领域都有广泛的应用。
互联网上的图片和视频网站常常需要处理大量的多媒体数据，通过压缩技术可以减少带宽的占用和存储空间的消耗，提高网站的加载速度和用户体验。
在音频和视频传输领域，多媒体数据压缩技术可以实现音视频流的实时传输，满足实时通信和视频会议等应用的需求。
多媒体数据压缩技术还广泛应用于存储介质，例如CD、DVD和蓝光光盘等，通过压缩技术可以在有限的存储空间中存储更多的多媒体内容。
第6讲-多媒体数据压缩编码方法
0
1
A 0
0 1 C
1 0 D 1 E
B
这幅图像的熵为: H（S）=(15/39) log2(39/15) + (7/39)log2(39/7) + (7/39)log2(39/7) + (6/39)log2(39/6) +(5/39)log2(39/5) = 2.1859 这说明每个符号可用2.1859位表示，39个象素需用85.25位。 编码中以N表示编码器输出码字的平均码长，用熵值衡量是 否最佳编码，即：当N>>H（S）有冗余，不是最佳；N< H(S)，不 可能；N≈H（S）（N稍大于H（S）），是最佳编码。
S=（A，B，C，D，E） 符号 出现的次数(Pi) A 15(0.3846) B 7(0.1795) C 6(0.1538) D 6(0.1538) E 5(0.1282)
log2(1/pi) 1.38 2.48 2.70 2.70 2.96
分配的代码 需要位数 0 15 100 21 101 18 110 18 111 15
• 离散信源
S1, S2 , ..., Sn X p(S ), p(S ), ..., p(S ), 2 n 1
p ( Si ) 1
i 1
n
• 图像的信息熵
H ( X ) p( Si ) I ( Si ) p( Si ) log 2 p( Si ) 1
第6讲 多媒体数据压缩 和信息编码
内 容 提 要
多媒体数据压缩基本特征和方法
图像统计特性
无损数据压缩编码方法 有损数据压缩编码方法
多媒体数据压缩基本特征和方法
1.数据压缩的处理过程：
编码过程：对原始数据进行压缩，便于存储和传输。 解码过程：对压缩数据进行解压，恢复成可用数据。
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 引言随着科技的不断发展，多媒体数据已经成为现代社会生活的重要组成部分。
音频、图像和视频等多媒体数据的传输和存储需求不断增加，同时由于其数据量较大，对网络带宽和存储空间造成了巨大压力。
为了解决这一问题，多媒体数据压缩技术应运而生。
2. 多媒体数据压缩概述多媒体数据压缩是通过消除冗余信息和利用信号处理算法来减小多媒体数据的尺寸，以达到减少存储空间和传输带宽的目的。
常见的多媒体数据压缩方法有有损压缩和无损压缩。
2.1 有损压缩有损压缩是指在压缩多媒体数据时，一定程度上牺牲了一些数据的质量，从而达到较高的压缩比例。
音频和视频的压缩一般采用有损压缩方法。
在有损压缩中，一些冗余或不重要的数据将被舍弃或减少，从而减小数据的尺寸。
2.2 无损压缩无损压缩是指压缩多媒体数据时，完全保留原始数据的质量，不丢失任何信息。
图像和文本的压缩一般采用无损压缩方法。
无损压缩通过利用数据的统计特性和编码技术，将冗余信息进行编码和重新表示，从而减小数据的尺寸。
3. 多媒体数据压缩算法多媒体数据压缩算法主要包括数据预处理、变换编码和熵编码三个过程。
3.1 数据预处理数据预处理是多媒体数据压缩的第一步，它主要通过降低原始数据的冗余性来减小数据的尺寸。
常用的数据预处理方法有去除冗余像素、空间上的局部特性分析和时间上的相关性分析等。
3.2 变换编码变换编码是指通过对多媒体数据进行变换，将信号的冗余信息转化为频域的权值，从而减少数据的尺寸。
常用的变换编码方法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
3.3 熵编码熵编码是指基于信息论的编码方法，通过统计数据的出现频率，将频率高的数据用较短的编码表示，频率低的数据用较长的编码表示，从而减小数据的尺寸。
常用的熵编码方法有霍夫曼编码和算术编码等。
4. 多媒体数据压缩标准为了实现多媒体数据在不同平台和设备间的互通性，国际上制定了一系列的多媒体数据压缩标准。
常见的多媒体数据压缩标准有：- 音频压缩标准：MP3、AAC、FLAC等；- 图像压缩标准：JPEG、PNG、GIF等；- 视频压缩标准：MPEG-2、H.264、AVC、H.265、HEVC等。
《多媒体技术》电子教案：多媒体数据压缩编码技术
多媒体技术电子教案：多媒体数据压缩编码技术一、多媒体数据压缩编码技术概述多媒体技术是指利用计算机技术将文字、图像、音频、视频等多种形式的信息进行集成，并能够对它进行处理、传输和存储，以提供更好的用户体验。
在多媒体技术中，数据压缩编码技术是非常重要的一个部分。
数据压缩编码技术可以将多媒体数据进行压缩，以便更有效地存储和传输。
该技术可以通过减少数据冗余、淘汰不必要的数据等方式来降低多媒体文件的大小。
数据压缩编码技术有很多种不同的方法，如无损压缩和有损压缩等。
二、无损压缩技术无损压缩技术是将多媒体数据进行无损压缩，即在不损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。
常见的无损压缩技术包括：Run Length Encoding（RLE）、标志赋值编码、霍夫曼编码等。
1. Run Length Encoding（RLE）Run Length Encoding（RLE）是一种简单的数据压缩编码技术，它通过识别文件中连续出现的相同数据并进行编码来压缩多媒体数据。
例如，当一张图像中有大量相同的像素时，RLE可以将它们表示为一个像素值和一个重复次数的序列，从而达到压缩数据的目的。
2. 标志赋值编码标志赋值编码也是一种简单的无损压缩技术，它可以通过对多媒体数据中的不同符号/颜色赋予不同的标志来将其进行压缩。
例如，一种常见的标志赋值编码技术是算术编码。
3. 霍夫曼编码霍夫曼编码是一种无损压缩技术，它利用统计学原理来压缩多媒体数据。
该编码技术通过对多媒体数据中出现频率较高的符号/颜色分配短码，对出现频率较低的符号/颜色分配长码，从而达到对数据进行压缩的目的。
三、有损压缩技术有损压缩技术是将多媒体数据进行有损压缩，即在一定程度上损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。
常见的有损压缩技术包括：数据降采样、量子化、离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等。
1. 数据降采样数据降采样也是一种简单的有损压缩技术，它通过减少音频和视频数据的采样率和比特率来达到压缩文件大小的目的。
了解电脑多媒体数据压缩技术
了解电脑多媒体数据压缩技术现代社会中，电脑多媒体数据的使用已经成为我们生活中的一部分。
然而，多媒体数据的传输和存储都需要大量的存储空间和带宽。
为了解决这个问题，电脑多媒体数据压缩技术应运而生。
通过对多媒体数据进行压缩，可以达到减小文件大小和提高传输速度的目的。
一、什么是多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术是一种通过减少多媒体数据中的冗余信息来降低数据量的方法。
这些冗余信息可以是空间上的冗余，时间上的冗余以及感知上的冗余。
通过使用各种压缩算法和编码方式，多媒体数据可以被有效地压缩，从而减小文件大小和提高传输速度。
二、多媒体数据压缩的原理多媒体数据压缩的原理主要分为两种：有损压缩和无损压缩。
有损压缩是通过牺牲一定的数据精度来实现数据的压缩。
在多媒体数据中，人耳和人眼对于一些细微的变化并不敏感，因此可以通过减少这些细微变化来实现数据的压缩。
常见的有损压缩算法有JPEG和MPEG。
无损压缩则是通过保留所有的原始数据信息来实现数据的压缩。
虽然无损压缩压缩率相对较低，但是能够完全还原原始的多媒体数据。
常见的无损压缩算法有ZIP和FLAC。
三、常见的多媒体数据压缩技术1. 图像压缩技术图像压缩是多媒体数据压缩的一种常见形式。
在图像压缩中，有损压缩算法JPEG是一种广泛使用的算法。
其原理是通过将图像分成多块，并对每一块进行离散余弦变换，然后对其进行量化和编码。
这样可以大大减小图像的文件大小。
2. 音频压缩技术音频压缩是通过去除音频数据中的冗余信息来减小文件大小。
在音频压缩中，有损压缩算法MP3是一种常见的算法。
其原理是通过分析音频信号的频域和时间域特性，去除一些对人耳不敏感的数据，从而减小文件大小。
3. 视频压缩技术视频压缩是多媒体数据压缩中较为复杂的一种形式。
在视频压缩中，常见的算法有MPEG。
MPEG算法将视频分为多个压缩单元，对每个压缩单元进行运动估计和变换编码，然后进行量化和编码。
四、电脑多媒体数据压缩技术的应用电脑多媒体数据压缩技术被广泛应用于各个领域。
多媒体数据的压缩优质文档
小波变换
JPEG MPEG H.261
6.3 数据压缩的编码算法
一、无损压缩：减少或去除数据中的冗余，可以无失真地还 原成原来的数据，一般适合压缩数据或程序，但是压缩比 较小，一般在2：1到5：1之间。
序号 编码方法
基本原理
1
行程编码 将重复出现的数值序列采用出现次数和单个数值来表示
利用不同码字出现的概率不同，出现概率大的码字短，出现
（1）多值信息的编码
编码格式：信息重复次数+被重复的信息
例： 字符串为：atttefppppppddddss 行程编码为：a3tef6p4d2s
（2）二值信息的编码
编码格式：0或1重复的次数 例如二进制数据流为 000111111000001111 假设行程约定以0开始，则编码为：3654
若约定以1开始，则编码为：03654
多媒体数据的压缩
6.1 数据压缩概述
1、 压缩的必要性
声音、图像、视频和动画的数据量太大 声音
1分钟立体声音乐采样频率为44.1KHZ，16位量化精度的数据量为 44.1 * 1000 * 16 * 2 *60 / 8 =10.09MB 存储一首4分钟的歌曲约需40MB
图像
1副640*480的RGB彩色图像的存储容量为 640*480 * 24 / 8 = 900KB
② a2，起点：0+0.2*0.2=0.04，长度0.4*0.2=0.08，新区间为 [0.04， 0.12)
③ a3，起点：0.04+0.6*0.08=0.088，长度0.2*0.08=0.016，新区间为 [0.088 ，0.104)
④ a2，起点：0.088+0.2*0.016=0.0912，长度0.4*0.016=0.0064，新区间为 [0.0912 0.0976)
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩一、引言本章介绍多媒体数据压缩的背景和目的，并提供本文档的概述。
二、多媒体数据压缩介绍本章将介绍多媒体数据压缩的定义、分类和应用领域。
2·1 定义在这一部分，将对多媒体数据压缩的概念和作用进行详细解释。
2·2 分类在这一部分，将介绍多媒体数据压缩的各种分类方法，如无损压缩和有损压缩，以及其它的分类依据。
2·3 应用领域在这一部分，将介绍多媒体数据压缩在各个领域的具体应用案例，并对其效果进行评估。
三、多媒体数据压缩的算法本章将介绍多媒体数据压缩的常用算法，如JPEG、MPEG等，并对其原理进行详细解释。
3·1 JPEG算法在这一部分，将介绍JPEG算法的原理、步骤和具体实现方法，并对其在图像压缩中的应用进行探讨。
3·2 MPEG算法在这一部分，将介绍MPEG算法的原理、步骤和具体实现方法，并对其在视频压缩中的应用进行探讨。
四、多媒体数据压缩的性能评估本章将介绍如何对多媒体数据压缩的性能进行评估，包括压缩比、失真等指标的计算方法和分析。
4·1 压缩比计算方法在这一部分，将介绍计算压缩比的方法和公式，并对其结果进行解读和分析。
4·2 失真评估方法在这一部分，将介绍如何评估多媒体数据压缩导致的失真，并对其结果进行解读和分析。
五、多媒体数据压缩的挑战和未来发展方向本章将介绍多媒体数据压缩所面临的挑战，以及未来的发展方向和趋势。
六、附件本文档涉及的附件包括相关研究论文、实验数据、压缩算法的代码等，详细信息请参见附件部分。
七、法律名词及注释本文涉及的法律名词及其注释，请参见法律名词及注释部分。
八、结论通过对多媒体数据压缩的详细介绍和分析，我们得出结论并对未来的发展进行展望。
----------附件：1·相关研究论文2·实验数据3·压缩算法的代码法律名词及注释：1·版权：指对于某一作品（包括文学、艺术、科学等领域）的创造者所享有的一种专有权利，用于保护其作品不被他人侵犯。
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 介绍多媒体数据压缩是一种广泛应用于图片、音频和视频等多媒体文件的技术。
由于多媒体文件通常包含大量的数据，压缩技术能够减小文件的存储空间和传输带宽要求，提高数据的传输速率和存储效率。
本文将介绍多媒体数据压缩的原理和常用的压缩算法。
2. 图片压缩2.1 无损压缩无损压缩是指在压缩过程中不丢失任何原始数据的压缩方法。
其中最常用的无损压缩算法是GIF和PNG格式。
GIF格式通过限制颜色数量和使用LZW编码来实现数据压缩，而PNG格式则使用DEFLATE算法对图片数据进行压缩。
2.2 有损压缩有损压缩是指在压缩过程中会有一定的信息丢失的压缩方法。
最常用的有损压缩算法是JPEG格式。
JPEG格式通过使用离散余弦变换（DCT）将图像从时域转换到频域，并通过量化和哈夫曼编码来减小数据量。
压缩的程度可以通过调整量化表的精度来控制。
3. 音频压缩3.1 无损压缩无损压缩在音频领域并不常见，因为音频文件通常比较大，无损压缩往往无法达到很高的压缩比。
其中一个常用的无损压缩算法是FLAC格式。
FLAC格式通过使用线性预测和残差编码来减小数据的大小，保持音频的质量不变。
3.2 有损压缩有损压缩在音频领域非常常见，因为人耳对音频的感知有一定的容忍度。
最常用的有损压缩算法是MP3格式。
MP3格式通过使用MDCT变换将音频从时域转换到频域，并通过子带编码和声学模型来减小数据量。
压缩的程度可以通过调整比特率来控制。
4. 视频压缩4.1 无损压缩无损压缩在视频领域并不常见，因为视频文件通常非常大，无损压缩往往无法达到很高的压缩比。
其中一个常用的无损压缩算法是HuffYUV格式。
HuffYUV格式通过使用无损哈夫曼编码来减小数据的大小，保持视频的质量不变。
4.2 有损压缩有损压缩在视频领域非常常见，因为视频的冗余性很高，有很多可以被压缩的信息。
最常用的有损压缩算法是H.264和HEVC格式。
H.264和HEVC格式通过使用运动估计和帧间预测等技术来减小数据量。
多媒体数据压缩技术.ppt
一景物表面上采样点的颜色之间往往存在着空 间连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体 颜色的方式通常没有利用这种连贯性。例如： 图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜 色，空间冗余产生。
2020年10月12日星期一
6.1.3 冗余的种类
2.时间冗余 序列图像中经常包含的冗余。一组连续的画面
之间往往存在着时间和空间的相关性，但是基 于离散时间采样来表示运动图像的方式通常没 有利用这种连贯性。例如：房间里的两个人在 聊天，在这个聊天的过程中，背景（房间和家 具）一直是相同的，同时也没有移动，而且是 同样的两个人在聊天，只有动作和位置的变化。
2020年10月12日星期一
6.1.5 压缩方法分类
2.变换编码
变换编码不是直接对空域图像信号进行编码，而是首 先将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间 （变换域或频域），产生一批变换系数，然后对这些 变换系数进行编码处理。其中关键问题是在时域或空 域描述时，数据之间相关性大，数据冗余度大，经过 变换在变换域中描述，数据相关性大大减少，数据冗 余量减少，参数独立，数据量少，这样再进行量化， 编码就能得到较大的压缩比。 目前常用的正交变换有： 傅立叶 (Fouries)变换、沃尔什(Walsh)变换、哈尔(Haar) 变 换 、 斜 (Slant) 变 换 、 余 弦 变 换 、 正 弦 变 换 、 KL(Karhunen-Loeve)变换等。
有损压缩法，是指使用压缩后的数据进行解压缩， 解压之后的数据与原来的数据有所不同，但不会让 人对原始资料表达的信息造成误解。常用的有变换 编码和预测编码。
2020年10月12日星期一
6.1.4 压缩原理
数据压缩方法的分类
2020年10月12日星期一
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 引言随着互联网的快速发展和移动设备的普及，多媒体数据的使用越来越多。
然而，多媒体数据通常具有较大的文件大小，这给数据的传输、存储和处理带来了挑战。
为了解决这个问题，多媒体数据压缩成为一项重要的技术，可以显著减小文件的大小，提高数据的传输效率和存储效率。
2. 多媒体数据压缩的基本原理多媒体数据压缩是指通过采用一定的压缩算法，将原始的多媒体数据以更小的体积表示的过程。
多媒体数据压缩可以分为有损压缩和无损压缩两种方式。
2.1 有损压缩有损压缩是指在压缩的过程中，会有一定程度的信息丢失。
有损压缩通常适用于一些对数据精确性要求不高的场景，如音频和视频的传输和存储。
常见的有损压缩算法有MP3、JPEG等。
2.2 无损压缩无损压缩是指在压缩的过程中，不会丢失任何信息。
无损压缩通常适用于对数据精确性要求较高的场景，如图像和文本的传输和存储。
常见的无损压缩算法有ZIP、PNG等。
3. 常见的多媒体数据压缩算法3.1 MP3MP3是一种常用的音频数据压缩算法，其采用有损压缩的方式。
MP3压缩算法通过去除音频数据中的冗余部分和听觉上不明显的部分，来达到压缩文件大小的目的。
虽然会有一定程度的音频质量损失，但对于普通用户来说，这种损失是很难察觉的。
3.2 JPEGJPEG是一种常用的图像数据压缩算法，其同样采用有损压缩的方式。
在JPEG压缩算法中，将图像分成多个8x8的小块，然后对每个小块进行离散余弦变换和量化处理，最后再对处理后的数据进行熵编码。
JPEG压缩算法可以显著减小图像文件的大小，但会对图像质量产生一定的影响。
3.3 ZIPZIP是一种常用的通用数据压缩算法，其采用无损压缩的方式。
ZIP压缩算法通过预测和替代重复出现的数据来减小文件的大小，从而实现数据的压缩。
ZIP压缩算法广泛应用于文件的存储和传输，能够有效地减少存储空间和传输时间。
3.4 PNGPNG是一种常用的图像数据压缩算法，其同样采用无损压缩的方式。
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩是指通过一系列算法和技术，将多媒体数据以
更小的尺寸进行存储或传输的过程。
多媒体数据主要包括图像、音
频和视频等形式。
压缩多媒体数据可以减少存储空间和传输带宽的
需求，从而提高数据的传输效率和用户体验。
常见的多媒体数据压缩方法有以下几种：
1. 图像压缩：常见的图像压缩算法有无损压缩和有损压缩两种。
无损压缩方法包括Run-length Encoding (RLE)、LZW和Huffman编
码等；有损压缩方法如JPEG使用了离散余弦变换(DCT)和量化等技术，通过牺牲一定的图像质量来实现较高的压缩率。
2. 音频压缩：音频压缩方法主要有无损压缩和有损压缩两种。
无损压缩方法如FLAC和ALAC能够将音频数据压缩到更小的文件大
小且不损失音频质量；有损压缩方法如MP3和AAC利用了人耳的听
觉特性，通过减少对听觉上不敏感的部分数据来实现较高的压缩率。
3. 视频压缩：视频压缩方法通常采用有损压缩。
常见的视频压缩标准包括MPEG-2、MPEG-4和H.264等。
视频压缩技术主要利用了时域和空域的冗余性，以及运动补偿、帧间预测等技术，通过减少冗余信息和丢弃一些不重要的细节来实现高效的压缩。
多媒体数据压缩对于互联网、移动通信、存储设备等领域都非常重要，可以大大提升数据的传输速度和存储效率。
但也会牺牲一定的数据质量，在实际应用中需要根据具体需求权衡压缩率和数据质量。
多媒体数据压缩基本原理
2.数据压缩的可能性
这是一张800*600像素24位的位图： 800*600*24/8/1024/1024=1.37MB 一个结构的体积是：100*100*24/8/1024/1024=0.02MB 这就是压缩过程中常见的冗余
3.数据冗余
● 冗余基本概念 冗余 —— 信息所具有的各种性质中多余的无用空间 冗余度 —— 多余的无用空间的程度
● 冗余分类
信息中数据冗余的现象比较普遍，数据冗余的种类 也不尽相同。
3.数据冗余
结构冗余
数字图像中具有规则 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。
3.数据冗余
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。
3.数据冗余
多媒体数据压缩基本原理
1.为什么要进行数据压缩？
一张800万像素色彩位数为24位的位图的体积？
8000000*24/8/1024/1024=22.8MB
思考一个问题？
16GB的手机全部用来放图像，可以放多少张？
16*1024/22.8=718张
压缩
数据压的目的是在传送和处理信息时，尽量减少数据量。
224色
28色
视觉冗余
人的视觉敏感度有一 定限度，图像色彩、亮度、 层次、轮廓的微小变化一 般不容易察觉，这就产生 了视觉冗余。
编码冗余、知识冗余、 时间冗余等
4.数据压缩是怎么实现的?
• 编码 • 词典编码的想法是企图查找正在压缩的字符序
列是否在以前输入的数据中出现过，然后用已 经出现过的字符串替代重复的部分，它的输出 仅仅是指向早期出现过的字符串的“指针”。
编码是解决数据存储与传送问题的钥匙。
04-课件：多媒体数据压缩
34 35 34 34 31
口 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34
(248,27,4) (251,32,15)
(248,27,4) (248,27,4)
(
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
口多媒体数据处理一图像压缩
■ JPEG压缩过程 ■生成jpg文件 ■使用混合编码方
案
JEMM*
口多媒体数据处理
谢谢大家!
9
等
常用的WinRAR就是采用了多种无损压缩算法。
行程编码举例说明：
aaaa bbb cc d eeeee fffffff
(共22*8=176 bits)
今 4a3b2c1d5e7f
(共 12*8=96 bits)
压缩率为：96/176=54.5%
5
口多媒体数据处理一图像压缩
图像冗余无损压缩的原理
RGB RGB RGB RGB
■信道编码一般把数据增加，用于数据检错和纠错。
为什么数据可以被压缩?
信源
信源 编码
信宿
噪声
信源 译码
信道 编码
,•信道
信道 译码
口多媒体数据处理一多媒体数据压缩
■多媒体数据中存在的冗余信息种类很多，如：空间冗余、时间冗余等。
.大量冗余信息的存在使得数据压缩成为可能。
■ 衡量压缩效果的标准之一是压缩比。
RGB RGB
RGB RGB
RGB RGB
RGB RGB
RGB RGB RGB RGB
16 RGB
从原来的16*3*8二284bits压缩为： (1+3)*8=32bits
多媒体数据压缩
多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 引言随着科技的不断发展，多媒体数据的使用越来越广泛。
无论是在互联网、移动通信还是娱乐媒体领域，多媒体数据都扮演着重要的角色。
由于多媒体数据的文件大小较大，传输和存储成本较高。
多媒体数据压缩技术的发展显得至关重要。
2. 多媒体数据压缩的意义多媒体数据压缩是指通过一系列算法和技术将多媒体数据的文件大小减小，并保持其视听效果的过程。
多媒体数据压缩的意义在于：减小文件大小：多媒体文件的压缩可以减小文件的存储和传输成本，提高多媒体数据在网络中的传输速度。
提高传输质量：压缩后的多媒体文件传输速度更快，能够在网络传输过程中保持更好的质量，减少传输延迟。
提升用户体验：多媒体数据压缩可以减小存储空间的占用，用户可以更便捷地访问和共享多媒体文件，提升用户体验。
3. 多媒体数据压缩的方法多媒体数据压缩可以通过不同的方法实现，以下是常用的几种方法：3.1 图像压缩图像压缩是指对图像数据进行压缩，以减小图像文件的大小。
常见的图像压缩算法有：无损压缩算法，如GIF格式，通过移除冗余信息来减小文件大小，但不会丢失数据。
有损压缩算法，如JPEG格式，通过舍弃一些细节信息来减小文件大小，但会造成一定程度的图像质量损失。
3.2 音频压缩音频压缩是指对音频数据进行压缩，以减小音频文件的大小。
常见的音频压缩算法有：无损压缩算法，如FLAC格式，通过消除冗余信息来减小文件大小，但不会损失音频质量。
有损压缩算法，如MP3格式，通过减少音频数据的精度和采样率来减小文件大小，但会引入一定程度的音频质量损失。
3.3 视频压缩视频压缩是指对视频数据进行压缩，以减小视频文件的大小。
常见的视频压缩算法有：无损压缩算法，如H.264格式，通过消除冗余信息来减小文件大小，但不会损失视频质量。
有损压缩算法，如MPEG格式，通过减少视频数据的精度和帧率来减小文件大小，但会引入一定程度的视频质量损失。
4. 多媒体数据压缩的发展趋势随着科技的不断进步，多媒体数据压缩技术也在不断发展。
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视觉冗余
人类的视觉系统对图像场的敏感度是非均 匀的。但是，在记录原始的图像数据时， 通常假定视觉系统近似线性的和均匀的， 对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从 而产生比理想编码（即把视觉敏感和不敏 感的部分区分开来的编码）更多的数据， 这就是视觉冗余。
人类视觉系统的一般分辨能力估计为26灰度等 级，而一般图像的量化采用的是28的灰度等级。 这也被称之为视觉冗余。
基于人眼视觉特 性的压缩技术是 有损压缩技术
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
2. 图像压缩说明
视频压缩与语音相比，语音的数据量较小，且 基本压缩方法已经成熟，目前的数据压缩研究 主要集中于图像和视频信号的压缩方面。
压缩处理过程有两个过程，编码过程是将原始 数据经过编码进行压缩，以便存储与传输；解 码过程是对编码数据进行解码，还原为可以使 用的数据。
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
⑵ 熵压缩法
也称有损压缩法，有失真压缩，是指使用压缩 后的数据进行解压缩，解压之后的数据与原来 的数据有所不同，但不会让人对原始资料表达 的信息造成误解。
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
⑶ 熵压缩法与冗余压缩法的比较
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
3. 与压缩相关的指标
衡量一种数据压缩技术的好坏有四个重要的指 标：
• ⑴ 压缩比大：即压缩前后所需要的信息存储量之比 要大。
• ⑵ 算法简单：实现压缩的算法简单，压缩、解压速 度快，尽可能地做到实时压缩解压。
• ⑶ 恢复效果好：恢复效果好，要尽可能地恢复原始 数据。
多媒体技术
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第6章 多媒体数据压缩
6.1 多媒体数据压缩概述 6.2 数据压缩的技术基础 6.3 常用的无损数据压缩方法 6.4 常用的有损数据压缩方法
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6.1 多媒体数据压缩概述
6.1.1 多媒体数据压缩的必要性
⑴ 原始采样的媒体数据量巨大 ⑵ 有效利用存储器存储容量 ⑶ 提高通信线路的传输效率 ⑷ 消除计算机系统处理视频I/O瓶颈
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结构冗余
在有些图像的纹理区，图像的像素值存在 着明显的分布模式。
例如，方格状的板图案等，我们称此为结构冗 余。已知分布模式，可以通过某一过程生成图 像。
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知识冗余
有些图像的理解与某些知识有相当大的相 关性。例如：狗的图像有固定的结构，狗 有四条腿，头部有眼、鼻、耳朵，有尾巴 等。这类规律性的结构可由先验知识和背 景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。
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预测编码
预测编码
预测编码是根据离散信号之间存在着一定关联 性的特点，利用前面一个或多个信号预测下一 个信号进行，然后对实际值和预测值的差（预 测误差）进行编码。如果预测比较准确，误差 就会很小。在同等精度要求的条件下，就可以 用比较少的比特进行编码，达到压缩数据的目 的。
• ⑷ 压缩能否用硬件实现。
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
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6.1.3 多媒体数据压缩的原理
⑴ 冗余压缩法
也称无损压缩法，是指使用压缩后的数据可以 解压缩，且解压之后的数据与原来的数据完全 相同。它利用数据的统计冗余进行压缩，可完 全恢复原始数据而不引入任何失真，但压缩率 受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到 5:1。
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6.1 多媒体数据压缩概述
6.1.2 多媒体数据压缩的可能性
常见的图像数据冗余种类：
• ⑴ 空间冗余 • ⑵ 时间冗余 • ⑶ 结构冗余 • ⑷ 知识冗余 • ⑸ 视觉冗余
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空间冗余
在任何一幅图像中，均有由许多灰度或颜 色都相同的邻近像素组成的区域，它们形 成了一个性质相同的集合块，即它们相互 之间具有空间上的强相关性，在图像中就 表现为空间冗余。
例如，一块表面颜色均匀 的区域中所有点的光强和 色彩以及饱和度都是相同 的，这就是空间冗余。
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时间冗余
这是序列图像（电视图像、运动图像）表 示中经常包含的冗余。图像序列中两幅相 邻的图像有较大的相关，这反映为时间冗 余。
运动图像的相邻帧往往包含相 同的背景和移动物体，只不过 物体所在的位置略有不同，由 于相邻帧记录了相邻时刻的同 一场景，所以称为时间冗余。
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6.1 多媒体数据压缩基概于数述据冗余
6.1.3 多媒体数据压缩的原理
的压缩技术是 无损压缩技术
1.图像数据压缩的主要依据有两个
一是图像数据中有许多重复的数据，使用数学 方法来表示这些重复数据就可以减少数据量；
另一个依据是人眼睛对图像细节和颜色的辨认 有一个极限，把超过极限的部分去掉，这也就 达到了数据压缩的目的。
在图像压缩系统组成中，变换和编码是无损耗 的，而量化是有损耗的。无损压缩方法仅利用 了统计冗余，而没有利用量化器。有损压缩方 法既利用了统计冗余又采用了量化器，利用了 心理视觉冗余。
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6.1.4 数据压缩方法的分类
1.根据编、解码后数据是否一致来进行分 类，数据压缩的方法一般被划分为两类：
2Байду номын сангаас19/6/8
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6.1.4 数据压缩方法的分类
2.根据压缩方法的原理，可将其具体划分 为以下几种：
⑴ 量化与向量量化编码 ⑵ 预测编码 ⑶ 变换编码 ⑷ 信息熵编码 ⑸ 混合编码
• 变换编码与预测编码相结合
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量化与向量量化编码
对像元点进行量化时，除了每次仅量化一 个点的方法外，也可以考虑一次量化多个 点的做法，这种方法称为向量量化。即利 用相邻数据间的相关性，将数据系列分组 进行量化。
可逆编码（无损编码）。此种方法的解码图像 与原始图像严格相同，压缩比大约在2:1~5:1之 间。主要编码有Huffman编码、算术编码、行 程长度编码等。
不可逆编码（有损编码）。此种方法的解码图 像与原始图像存在一定的误差，但视觉效果一 般可以接受，压缩比可以从几倍到上百倍调节。 常用的编码有变换编码和预测编码。