第6章 多媒体数据压缩(改)
计算机一级第六章习题
第6章医学多媒体技术应用基础一、单选题1.多媒体的是指参与的各方(不论是发送方还是接收方)都可以对媒体信息进行编辑、控制和传递。
A.非线性B.交互性C.集成性D.数字化2.下列不是衡量数据压缩技术好坏的重要指标的是。
A.压缩比要大B.压缩文件要小C.压缩算法要简单D.恢复效果要好3.多媒体计算机技术中的“多媒体”可认为是。
A.磁带、磁盘、光盘等实体B.文字、图形、图像、声音、动画、视频等载体C.多媒体计算机、手机等设备D.互联网4.要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术是。
A.视频音频信号的获取B.多媒体数据压缩编码和解码技术C.视频音频数据的实时处理和特技D.视频音频数据的输出技术5.媒体中的指的是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。
A.感觉媒体B.表示媒体C.显示媒体D.存储媒体6.下列叙述中，错误的是。
A.媒体是指信息表示和传播的载体，它向人们传递各种信息B.多媒体计算机系统就是有声卡的计算机系统C.多媒体技术是指用计算机技术把多媒体综合一体化，并进行加工处理的技术D.多媒体技术要求各种媒体都必须数字化7.下面说法是不正确的。
A.电子出版物存储量大，一张光盘可以存储几百本书B.电子出版物可以集成文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体信息C.电子出版物检索快D.电子出版物不能长期保存8.医科学生通过教学软件，借助于跟踪球和感觉手套了解人体内部的器官结构，节省了很多费用并且效果很好，这是技术引用到了医学中。
A.人工智能B.虚拟现实C.数据流D.超媒体9.以下哪一项不是信息技术的发展趋势。
A.多元化B.无纸化C.网络化D.智能化10.下列不属于多媒体开发的基本软件的是。
A.画图和绘图软件B.音频编辑软件C.图像编辑软件D.项目管理软件11.MPEG卡也称为。
A.视频采集卡B.视频叠加卡 卡D.视频播放卡12.DSP芯片是。
A.固定功能的芯片B.可编程的数字信号处理器芯片C.非固定功能的芯片D.以上都正确13.以下选项中不是虚拟现实的基本特征有。
第六章-多媒体技术基础习题
第六章-多媒体技术基础习题第六章多媒体技术基础一、是非题.1. 多媒体技术的集成性是指构成多媒体应用系统的硬件设备由多种产品集成而来。
A. 对B. 错2. 多媒体数据压缩和解压缩技术一直是多媒体技术中必须解决的关键技术。
A. 对B. 错3. MIDI文件保存的是MIDI设备演奏的乐曲波形数据。
A. 对B. 错4. 基于内容的检索技术研究是多媒体技术研究的重要领域。
A. 对B. 错5. 声音由频率和振幅两个基本参数决定，频率越高声音越响亮。
A. 对B. 错1．B 2．A 3．B 4．A 5．B6. 数字音频的特点是动态范围大，便于编辑和特效处理,但抗干扰能力差。
A. 对B. 错7. 语音的频率范围主要集中在100Hz～10kHz 范围内。
A. 对B. 错8. MP3数据压缩比可以达到20:1以上。
A. 对B. 错9. 模拟信号数字化时，采样频率超过信号本身频率的两倍以上即可。
A. 对B. 错10. 音频特效常常通过对音频波形的功率强度、时间上的延时、左右声道的混叠平衡等进行调整，达到特殊音响效果。
A. 对B. 错6．B 7．A 8．B 9．A 10．A11. 音频、视频的数字化过程中，量化过程实质上是一个有损压缩编码过程，必然带来信息的损失。
A. 对B. 错12. CMYK颜色模型是通过4种基本颜色按不同比例混合来表示各种颜色。
A. 对B. 错13. 用Photoshop编辑图片时，避免色彩损失的最佳方法是用Lab模式编辑图像，再转换成CMYK 模式打印。
A. 对B. 错14. Flash由于使用了矢量方式保存动画文件，并采用了流式技术，特别适合于网络动画制作。
A. 对B. 错15. 视频是一种动态图像，动画也是由动态图像构成，二者并无本质的区别。
A. 对B. 错11.A 12. B 13. A 14. A 15。
B二、单选题1. 其表现形式为各种编码方式，如文本编码、图像编码、音频编码等的媒体是______。
冀教版七年级全册信息技术6.多媒体与多媒体技术教案
2. 多媒体技术的发展：从简单到复杂，从单一到集成。
3. 多媒体技术的应用：教育、娱乐、医疗、商业等领域。
4. 数据压缩技术的作用：减少数据量，节省存储空间和传输时间，提高信息处理和传输的效率。
5. 多媒体应用系统的设计与开发过程：需求分析、系统设计、系统开发、系统测试和系统维护。
（二）存在主要问题
1. 教学管理：课堂纪律管理需要加强，确保学生能够专注于学习。
2. 教学方法：部分学生反映知识点讲解过于理论化，需要增加实际案例和应用场景。
3. 教学评价：评价方式需要更加多元化，除了考试成绩，还可以考虑学生的实践能力和创新能力。
（三）改进措施
1. 加强课堂纪律管理：制定明确的课堂规则，及时纠正学生的不良行为。
三、重点难点及解决办法
1. 重点：
（1）多媒体技术的概念和特点。
（2）多媒体数据压缩技术的重要性。
（3）多媒体应用系统的设计与开发过程。
2. 难点：
（1）多媒体数据压缩技术的原理。
（2）多媒体应用系统的实际开发。
解决办法：
1. 针对多媒体技术的概念和特点，通过实例讲解和互动讨论，帮助学生理解和掌握多媒体技术的概念和特点。
九．课后作业
1. 请简述多媒体技术的特点。
答案：多媒体技术具有集成性、交互性、数字化和动态性等特点。集成性是指多媒体技术可以将多种信息类型（如文本、图像、音频、视频等）集成在一起；交互性是指用户可以通过多媒体技术进行人机交互；数字化是指多媒体技术处理的信息都是数字化的；动态性是指多媒体技术能够展示动态的图像和视频。
3. 数据压缩技术的作用：减少数据量，节省存储空间和传输时间，提高信息处理和传输的效率。
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。
7.多媒体技术文件压缩、文件格式,存储量的计算知识点
七、多媒体技术文件压缩、文件格式，存储量的计算知识点1、多媒体技术的三个显著的特征：集成性：（指文字、图形、图像、声音、动画、视频等各种媒体的整合与综合运用，如多媒体课件、网页、多媒体电子地图等）交互性：（指人机交互功能，人可以积极参与其中的所有活动，如人机下棋，数字电视选择点播节目等）实时性：（指声音及活动的视频图像是强实时的，如电视或网上现场直播奥运会，汽车GPS电子导航系统等）2.多媒体作品的规划和设计3.．多媒体的创作工具（1）以页为基础的创作工具（ToolBook、PowerPoint）；（2）以图标和流程图为基础的创作工具（Authorware、IconAuthor）；（3）以时间为基础的创作工具（Director、Flash）；（4）以程序语言为基础的创作工具（Visual Basic、Visual\ C++、Java）。
4、多媒体技术的应用：(1) 生活中的多媒体：MP3音乐、影视动画、数字电视（优点：图像质量高、节目容量大、伴音质量好）等。
[普通模拟电视显示屏幕长宽比为4：3；数字电视屏幕的长宽比为16：9] (2) 多媒体技术的现状：音频技术（声控玩具、语音拔号功能的手机等）视频技术（大众化的数字视频产品如VCD、DVD、可视电话、视频会议等）网络传输技术（使可视电话、观看网络电视、电影等成为可能）5、压缩技术（1）压缩目的：为了使数据量更小，以便存储和传输。
（2）压缩原理：首先数据本身存在冗余；其次是在许多情况许媒体本身允少量失真。
（3）数据冗余分为：空间冗余、视觉冗余、结构冗余、时间冗余。
空间冗余：对应的对象是静态图像，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。
时间冗余: 对应的对象是序列图像，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。
结构冗余：图像中重复出现或相近的纹理结构。
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。
计算机多媒体技术课程教学大纲
《计算机多媒体技术》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：计算机应用技术适用层次：高起专适用教育形式：成人教育考核形式：考试所属学院：计算机学院先修课程：计算机文化基础、计算机应用（提高）一、课程简介《计算机多媒体技术》是计算机学科的一门专业课程，本课程主要介绍多媒体技术基础知识、多媒体个人计算机的基本设备和扩展设备、多媒体制作中的美术问题、多媒体数据描述、多媒体压缩技术、图像处理技术、动画与视频制作技术、数字音频处理技术、多媒体平台设计技术等。
通过本课程的学习，要求考生能够熟悉多媒体技术的理论，掌握多媒体制作技术，进而能独立进行多媒体产品的设计和开发。
学习本课程能够加深信息数字化处理的理解，方便学习者快速掌握各类多媒体编辑工具的使用。
二、课程学习目标本课程的学习目标是了解多媒体技术的发展过程，建立多媒体技术的基本理念，掌握多媒体对象的制作技能，如动画、图像、音频等的创作与制作技巧，掌握多媒体平台的设计技巧。
三、课程主要内容和基本要求本课程以多媒体数据为中心内容，分别介绍了什么是多媒体，什么是多媒体计算机，多媒体计算机的组成部件等基本概念。
由针对多媒体信息在计算机里的表示、存储进行了阐述。
最后分别针对图形图像类数据、视频动画类数据、音频类数据以及综合类多媒体数据的软件编辑、制作进行了介绍。
课程主要内容大致可以分为以下几个模块：模块一：多媒体及多媒体计算机具体包括什么是多媒体，什么是多媒体技术，多媒体技术的应用领域，多媒体产品的制作过程，多媒体计算机的基本结构、主要特征、硬件标准，常用多媒体计算机的外设介绍，如视频卡、扫描仪、数码照相机、打印机、投影机等。
模块二：美学基础具体包括什么是美学，美学的作用，美学的表现手段，平面构图的规则及应用，色彩构成的相关概念，色彩的搭配和象征意义，图像美学，动画美学，声音美学。
模块三：多媒体数据的表示及存储具体包括静态图像文件介绍，动态图像文件介绍，声音文件介绍，数据压缩的基本原理及常用压缩算法介绍。
多媒体数据编码与压缩
压缩的原理
• 以一定的质量损失为容限，按照某种方 法从给定的信源中推出简化的数据描述， 即减少原始信 余的描述。
多媒体数据存在的冗余
种类
统计特性
空间冗余 时间冗余
时间冗余。
MPEG三种类型图像
• 帧内图〔intra picture，I帧〕 • 预测图〔predicted picture，P帧〕 • 双向预测图〔bidirectional picture，B帧〕
MPEG-2标准
• ISO/IEC 13813 信息技术 电视图像和伴音信息 的通用编码
• 特点： • MPEG-1定位在VHS质量，MPEG-2的目的是
压缩的评价指标
• 压缩比 • 算法复杂性〔速度〕 • 恢复效果
• 根据应用加以取舍。
常用的数据压缩技术
• 预测编码。利用多媒体数据的时空冗余，用过去和现在出现 的数据来预测未来的数据，记录真实值与预测值的差。
• 统计编码。以信息熵原理为根底，用较少的比特〔码长〕表 示概率大的码字，用较多的比特〔码长〕表示概率小的码字。
DPCM原理
• 预测下一个样值，并量化实际值和预测值的差。 解码过程使用同样的预测器，并将预测值和所 存储的量化误差相加，产生近似的原始数据。
• 预测器 • 线性预测与非线性预测 • 最正确预测与准最正确预测 • 量化器 • 线性量化与非线性量化
ADPCM自适应脉冲编码调制
• 自适应预测：在编码时将信源数据分区 间编码，对每个区间自动选择一组使均 方误差最小的预测参数。
3.3静态图像压缩
静态图像压缩标准
• 在静态图像压缩方面，存在多个国际标 准：
第6章多媒体软件系统
6.2.2 功能
Windows操作系统的多媒体 Windows操作系统的多媒体
目前， Apple公司 推出的应用于Macintosh 机上的Quick Time和 公司推出的应用于 Macintosh机上的 目前 ， Apple 公司 推出的应用于 Macintosh 机上的 Quick Time 和 WME（ Extension） Microsoft 公 司 的 WME（Windows with Multimedia Extension） 是最流行的两种具有多媒体功能的操作系统。主要介绍WME WME的有 是最流行的两种具有多媒体功能的操作系统 。 主要介绍 WME 的有 关多媒体功能。 关多媒体功能。 MS-Windows的多媒体扩展 Windows加上多媒体扩展构成 的多媒体扩展。 加上多媒体扩展构成。 （ 1 ） MS-Windows 的多媒体扩展 。 Windows 加上多媒体扩展构成 。 Windows多媒体扩展由以下三个扩充模块组成 多媒体扩展由以下三个扩充模块组成： Windows多媒体扩展由以下三个扩充模块组成： MMSYSTEM库 它提供媒体控制接口（MCI） ① MMSYSTEM 库 ：它提供媒体控制接口 （MCI） 服务和低级多媒体 支持函数（即低层API API） 多媒体应用程序可以直接调用低层API 支持函数（即低层API），多媒体应用程序可以直接调用低层API 中的函数，也可以通过高层MCI服务调用MCI MCI服务调用MCI设备驱动程序以完成 中的函数，也可以通过高层MCI服务调用MCI设备驱动程序以完成 多媒体处理。 多媒体处理。 多媒体设备驱动程序：它实现MMSYSTEM MMSYSTEM库中低级函数和多媒体 ② 多媒体设备驱动程序：它实现MMSYSTEM库中低级函数和多媒体 设备之间的通讯。 设备之间的通讯。 MCI设备驱动程序 它提供多媒体设备的高层支持。 设备驱动程序： ③ MCI设备驱动程序：它提供多媒体设备的高层支持。
多媒体技术教程(第四版)课后习题答案
多媒体技术教程(第四版)课后习题答案第1章绪论1．多媒体信息系统和多媒体计算机有什么不同？在概念上应如何看待两者之间的关系？多媒体信息系统是新一代高度集成的、功能强大的、智能化的计算机信息系统，它是提供多媒体信息、辅助人们对环境进行控制和决策的系统，是基于计算机、通信网络等现代化的工具和手段，服务于管理领域的信息处理系统。
而多媒体计算机指的是硬件设施，多媒体计算机是多媒体信息系统得以应用的平台。
2．试归纳叙述多媒体关键特性以及这些特性之间的关系。
多媒体的关键特性主要包括信息载体的多样性、交互性和集成性这三个方面，这既是多媒体的主要特征，也是在多媒体研究中必须解决的主要问题。
信息载体的多样性是相对于计算机而言的，指的就是信息媒体的多样化，有人称之为信息多维化；多媒体的第二个关键特性是交互性，多媒体系统将向用户提供交互式使用、加工和控制信息的手段，为应用开辟更加广阔的领域，也为用户提供更加自然的信息存取手段；多媒体的集成性主要表现在两个方面，一是多媒体信息媒体的集成，二是处理这些媒体的设备与设施的集成。
信息载体的多样性是集成性的基础，没有多种信息媒体，也就无法进行多媒体信息的集成化处理；而处理多媒体的设备与设施的集成性是实现交互性的前提，没有系统、网络、软硬件设施的集成，就无法为用户交互式使用、加工和控制信息提供平台。
3．为什么说多媒体缩短了人类信息交流的路径？人类与计算机进行信息交流的目的是什么？与以往的方法相比，计算机在数据处理方面有了很大的改善。
计算机所提供的功能强大的数据组织和构造技术，如传统数据结构中的数组、向量、队列、堆栈、树和堆等，为动态地加工和处理数据提供了基础。
高效的算法和高速的网络通信，大大地加强了用文字和数据表示概念的能力并加速了它的传递过程。
但人类并不是仅仅依赖文本这一类单一的数据形式来传递所有的信息和接受概念的，图像、声音等多媒体信息都是人类获取和传递信息极为重要的渠道。
图像的信息量最大，一幅画胜过千言万语，最直观、最能一目了然。
多媒体数据压缩基本原理
数据冗余的类别
1 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 相关的光成像结构在数字化 图像中就表现为数据冗余。
多媒体技术与应用
多媒体数据压缩基本原理 1.1 多媒体数据压缩的必要性和可能性 1.2 数据冗余的基本概念与种类 1.3 图像压缩预处理技术 1.4 量化及其质量 1.5 数据压缩算法综合评价指标
1.1 多媒体数据压缩的必要性和可能性
数据压缩的必要性——数据量大
多媒体信息数据巨大是多媒体计算机系统所面 临的最大难题之一。在各种媒体信息中,视频信息数 据量最大,其次是音频信号，因此，为了处理和传输 多媒体信息不仅需要很大的存储容量,而且要有很高 的传输速度.
标量量化的量化特性采用阶梯形函数的 形式。图2.2给出了几种均匀量化器的量化特 性
y
yi+1
yi
xi xi+1
x
y x
y x
（a）中平型
（b）中升型
死区 （c）具有死区的中平型
图2.2 均匀量化特性
图中量化器的特性都是对称的，且
yi1 yi xi1 xi
（i 1,2,, N 1) （i 1,2,, N 1)
6 知识冗余
由图像记录方式与人对图像的知识之 间的差异所产生的冗余称为知识冗余。 例如 人脸的图像就有固定的结构，鼻子位于脸的
中线上，上方是眼睛，下方是嘴等
又如 建筑物的门和窗的形状、位置、大小比例 等,这些规律的结构可由先验知识和背景知识得到。
全《多媒体数据压缩技术》练习思考题答案
第一章《多媒体技术概论》思考练习题答案填空题：1、国际电讯联盟（ITU）将媒体分为五大类，分别为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体、传输媒体。
2、多媒体技术中所说的媒体一般指感觉媒体，图像编码应属表示媒体。
3、多媒体信息的主要特点包括信息媒体的多样性、集成性、交互性、实时性，还有数据的海量性、媒体信息表示的空间性和方向性等。
4、多媒体技术的发展历程大致可分为三个阶段，即启蒙发展阶段、标准化阶段、普及应用阶段。
5、ISO和ITU联合制定的数字化图像压缩标准主要有JPEG标准、MPEG系列标准、H.26X 标准。
简答题：1、什么是多媒体？答：从多媒体技术专业角度讲，可理解为：多媒体的“多”是其多种媒体的表现，多种感官的作用，多种设备的使用，多学科的交汇，多领域的应用；“媒“是指人与客观世界的中介；“体”是言其综合、集成一体化。
2、什么是多媒体技术？答：是指多媒体信息的数字化、设计与制作技术、及各种媒体集成一体化，经数据压缩处理和存储，并由新传播媒介发布的具有交互性的多媒体信息技术。
3、JPEG标准（ISO/IEC 10918标准）？答：适用彩色和单色、多灰度连续色调、静态图像压缩国际标准。
4、MPEG-1（ISO/IEC 11172标准）？答：用于数字运动图像，其伴音速率为1.5Mbps的压缩编码。
5、我国国家信息产业部批准成立的数字音频视频的编码技术标准工作组（A VS）的主要工作是什么？答：开展具有自主产权的数字音视频产业的共性基础标准的研究。
并面向我国的信息产业需求，制定数字音视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准A VS，服务于数字音视频产业应用。
第二章多媒体数据压缩技术复习思考题答案填空题：1、多媒体数据能不能被压缩，关键是多媒体数据中是否存在“＿＿＿＿＿”,即“多媒体数据压缩的可能性”。
答：数据冗余2、“信息量”与“数据量”之间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答：信息量＝数据量－冗余量3、多媒体数据冗余信息包括＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、图像区域的相同性冗余、其它冗余。
多媒体数据压缩基础
.2.3 压缩和解压速度
在许多应用中，压缩和解压可能丌同时 使用，所以压缩和解压速度分别估计。 静态图像中，压缩速度没有解压速度严 格；动态图象中，压缩、解压速度都有 要求，因为需要实时的从摄像机或VCR 中抓取动态视频
.2.4 软硬件处理能力
软硬件压缩、解压时需要有统一的标准。
软件：photoshop、kmplayer、暴风 影音 硬件：显卡、声卡
仙农-范诺编码算法需要用到下面两个基本概 念： （1）熵（Entropy） 某个事件的信息量（又称自信息）用Ii ＝ log2 pi表示，其中pi为第i个事件的概率，0< pi ≤ 1。 信息量Ii的概率平均值叫做信息熵，或简称熵。 熵是信息量的度量方法，它表示某一事件出现 的消息越多，事件发生的可能性就越小，数学 上就是概率越小。
三、多媒体数据压缩算法
3.1熵编码
熵编码是基亍统计的，可变码长的压缩 编码方法
方法：识别一个给定的数据流中出现频 率最高的比特或字节模式，幵用比原始 比特更少的比特数来对其编码；即出现 频率多的模式，编码位数越少，而出现 频率少的模式，其编码位数越多。
.3.1.1仙农—范诺编码 仙农-范诺（Shannon-Fano）编码的目的是 产生具有最小冗余的码词（code word）。其 基本思想是产生编码长度可变的码词。码词长 度可变指的是，被编码的一些消息的符号可以 用比较短的码词来表示。估计码词长度的准则 是符号出现的概率。符号出现的概率越大，其 码词的长度越短。
多媒体数据压缩基础
本节介绍
多媒体数据压缩原理 多媒体数据压缩性能指标 多媒体数据压缩的常用算法
课后作业
1. 为什么要迚行压缩、主要的数据冗 _、 ___、__和软件、硬件的处理能力
试题精编6(第六章 多媒体软件应用)
安徽省应用型本科对口升学要求（信息技术类）多媒体软件应用试题精编模拟训练1.一个完整的多媒体系统由多媒体硬件系统和多媒体软件系统两部分构成。
2常见的多媒体输出设备有打印机、投影仪等。
3常见的多媒体输人设备有数码摄像机、扫描仪、刻录机、麦克风、数码相机、摄像头、录音笔、等4多媒体在计算机信息领域中泛指一切信息载体,如文字、图像、动画、音频、视频等。
5多媒体技术是指利用计算机技术同时对两种或两种以上的媒体进行采集、操作、编辑、存储等综合处理的技术,它具有交互性、集成性、多样性、实时性等特征。
6.多媒体技术主要应用在娱乐、教育、医疗、平面设计、动画设计、影视制作、人工智能模拟等领域7.ACD See是较为流行的数字图像处理软件。
8.ACD See主界面除了主菜单外,还包括管理、查看、编辑、online 选项卡。
9.图像素材除了从网上获取外,还可以从光盘、扫描仪、数码相机中获取。
10.Snagit软件是用于屏幕、文本和视频捕获、编辑与转换的文件。
11.使用Snagit软件捕获屏幕窗口的时候,若选择“基础捕获方案”中的“全屏幕”选项,按下快捷键或单击“捕获”按钮,可获取当前全屏幕的图形。
12.常见的图像文件格式有BMP 、JPG 、GIF 、PDF、PNG 。
13. Windows“截图工具”提供了任意格式截图、矩形截图、窗口截图、全屏幕截图四种截图方式14.用Windows Live调整照片曝光时,可单击修复面板上的调整曝光按钮,展开调节界面,对照片的亮度、对比度、阴影等进行调节。
单击修复面板上的调整颜色按钮,对照片的色温、色调以及饱和度进行调节15.对比度是指投影图像白色和黑色之间的比值,比值越高，画面层次感越鲜明。
16.饱和度是指颜色的纯度。
纯度越高，图像表现越鲜明;纯度越低,图像表现越暗淡。
17. Windows7自带的“录音机”软件录制的声音文件格式有.wma 。
18.常见的视频文件格式是AVI 、MPEG、MOV、ASF、WMV、RM 、DAT 。
多媒体数据压缩
N 1
D pibi i0
式中，D为数据量，为第i个码元的二进制位数。
一般取 b0 b1 bN1(如ASCII编码把所有码元都编码为7
16
下列哪一种说法是正确的： A. 信息量等于数据量与冗余量之和 B. 信息量等于信息熵与数据量之差 C. 信息量等于数据量与冗余量之差 D. 信息量等于信息熵与冗余量之和
17
6.1.3 数据压缩技术的发展过程
20世纪40年代，人们开始系统地研究数据压缩技术；主要表现在 数据压缩算法方面：
首先是Claude Shannon与R.M.Fano的Shannon-Fano编码方法； 1952年，D.A.Huffman提出了Huffman编码方法； 1968年，P.Elias 发展了Shannon-Fano编码，构造出更为完美的 Shannon-Fano-Elias 编码。 1976年，J.Rissanen 提出了一种可以成功地逼近信息熵极限的编码 方法——算术编码。 1982年，Rissanen 和ngdon 一起改进了算术编码。 1977年，Jacob Ziv和Abraham Lempel提出了LZ77编码算法，78年 又作了改进，被称为LZ78编码算法。 1984年，Terry Welch提出了LZ78算法的变种算法——LZW。 LZ77、LZ78、LZW三种压缩技术就是目前无损压缩领域中最为流 行的、被称为“字典式编码”的压缩技术。
M=D-∆d 其中M表示实际媒体信息，D表示数字化后的采 样数据，∆d表示数据冗余量。
数据压缩就是从采样数据中去除冗余，即保留原始信息 中变化的、特征性信息，去除重复的、确定的或可推知的 信息，在实现更接近实际媒体信息描述的前提下，尽可能 的减少描述用的信息量。
大学计算机教程第六版 第6章多媒体技术及图像处理
图片修饰加工类工具：
这类工具可以直接在图像上添加、复制、修复像 素。 例如用仿制图章在原车辆后面复制另一辆同样 的车，如图6.23所示。
添加内容类工具：
主要用于在图像背景上添加所需内容。如在图像 上要添加文字处单击，键入文字即可，如图6.24所示。
Photoshop可以对一幅图像在总体上进行快速调整，包括亮度、颜 色、饱和度、对比度等。例如对曝光不足或曝光过度的照片采取补救措 施进行校正，如图6.25所示。
数据压缩技术如视频处理，经过数字化 输入、编码压缩、还原以及同步显示处理 技术等。
多媒体计算机的硬件设备主要配备有声卡、 麦克风、视频功能卡、CD-ROM驱动器、扫描仪、 音箱以及照相机、摄像机等。
多媒体数据信息存储量大，计算机系统一 般均配置CD-ROM、DVD-ROM光盘驱动器，简称 光驱，是常见的多媒体计算机的基本配置之一。
1. 自动添加媒体信息 2. 使用“编辑”命令添加媒体信息 3. 使用“高级标记编辑器”添加媒体信息
使用 Windows Media Player的刻录功能，可以 在任何标准 CD 播放机中进行播放。
6.4.1 位图
像素是用数字表达图像信息的基本单位，每个 像素是一个微小的正方形。故常采用每英寸长度上 的像素数目来表示图像分辨率，称作ppi，有些人也 把像素叫作点（dot），故也将图像分辨率标为dpi。
图6.18倾斜校正
7. 对图像中的文字进行校正之后，按“识别”按扭， 开始对文字图像进行识别处理。识别处理后的结果 即可生成可以进行编辑的文字文档文件，如图6.19 所示。
图6.19 图像文字识别处理
8.当用户认为校对完毕后即可单击窗口中“文件” 按扭，选择“另存为”选项，将该文字文件保存起 来，生成文本文档。如图6.20所示。
数字媒体技术专业之“数据压缩”课程建设
数字媒体技术专业之“数据压缩”课程建设随着数字媒体技术的不断发展，数据压缩技术在多媒体领域发挥着越来越重要的作用。
针对目前很多数据压缩的教材是针对计算机专业和信息专业所编著的，在数字媒体技术专业讲授这门课程时需要进行适当调整和更新。
现将我所在学校的数字媒体专业讲授数据压缩这门课程的大纲、授课重点内容和实验设计介绍如下，希望能够有助于该门课程的建设。
关键词: 数据压缩；课程大纲；实验设计1数据压缩课程大纲我们在设定大纲时考虑到要结合本科生强调基础理论知识的特点选择了小部分学时用于介绍数据压缩的基础理论，这部分要涉及信息论中的一些内容。
数据压缩算法的介绍占据主要的学时，我们选择从单纯的数据领域和多媒体(以图像为例)领域两个方面来介绍压缩算法。
分别选取有代表意义的经典的算法进行介绍，同时辅助以实验进行巩固和练习。
最后的学时用于介绍国际上和我国的各种数据压缩标准，以及数据压缩方法在视音频领域的应用。
我校数字媒体专业的数据压缩课程目前作为选修课，40学时，讲授20学时，实验20学时。
相对于别的专业的数据压缩课程，学时数不多。
但是在有限的学时内我们要尽量将该讲的知识传授给学生，因此我们设计了上述范围的内容。
对于学时更充分的学校来说，以上的每个部分都可以进行内容扩展，便于进行更深入的讲授。
现将课程大纲介绍如下：第一部分：数据压缩基础理论第一章数据压缩概述(2学时)1.1为什么需要数据压缩1.2早期的数据压缩思想1.3数据压缩的原理及实现1.4数据压缩的发展历史第二章数据压缩基本概念(2学时)2.1熵与信息量2.2模型和编码2.3多媒体信息的压缩2.4有损压缩2.5无损压缩第二部分：数据压缩算法介绍第三章统计压缩方法(4学时)3.1Shannon-Fano编码方法3.2Huffman编码方法3.3算术编码方法第四章字典压缩方法(4学时)4.1符号串的压缩4.2什么是字典压缩方法4.3LZ77算法4.4LZ78算法4.5LZW算法第五章多媒体数据压缩之图像数据的压缩(4学时)5.1彩色数字图像基础5.2图像文件压缩格式5.3GIF压缩编码5.4JPEG压缩编码第三部分：国际和国内的数据压缩标准和数据压缩在视音频领域的应用第六章视音频数据压缩及国际国内压缩标准(4学时)6.1视音频压缩的必要性6.2视频压缩的国际标准6.3视频压缩技术6.4音频压缩的国际标准6.5音频压缩技术6.6我国视音频压缩标准——A VS(Audio Video Coding Standard)介绍2数据压缩课程重点内容介绍在选择教材时，我选择了国外作者David Salomon所著的Data Compression 第三版，该书较为全面地介绍了数据压缩的知识，包括大量的数据压缩算法和实例。
大学计算机基础-06-多媒体技术及应用
Premiere Pro CS4工作界面
6.7 多媒体数据的压缩技术
数据压缩编码是信息科学中的重要研究课题。 未经压缩的数字化信息的例子：
• 印在B5纸上的文件，用中等分辨率(300dpi)的扫描仪采样，其数据量约为 52.9Mb／页。 • 双通道立体声激光唱盘(CD.A)，每秒钟采样的数据量为 44.1×103×16×2=1.41Mb。 • 数字电视图像NTSC制式、彩色、4:4:4采样，每帧数据量为2028Kb，每秒数据量 为60.8Mb。PAL制式、4:4:4采样，每幅数据量为9.95Mb，每秒数据量为248.8Mb 。 • 陆地卫星遥感图片按每天30幅计算，其数据量为6.36Gb，而每年的数据量则高 达2300Gb。
⒉ 实时性
当用户给出操作命令时，相应的多媒体信息都能够得到实时控制。
⒊ 交互性
多媒体的交互性将为用户提供更加有效的控制和使用信息的手段 ，使用户获得更多的信息。
⒋ 数字化
多媒体技术将各种媒体信息全部数字化，进行存储、加工、处理 、传输，实现了高质量媒体信息的存储与传播。
6.1.3 多媒体的相关技术
•
•
•
多媒体个人计算机（Multimedia Personal Computer）一般是指能够综 合处理文字、图像、动画、声音、音乐等多种媒体信息（特别是指 传统微机无法处理的图像信号、音频信号和视频信号等）的个人计 算机 通常是在个人计算机（PC）上增加多媒体板卡以及多媒体外部设备 组成。 多媒体计算机CPU性能较高，存储容量较大，有很强的多媒体处理 功能，可实现图形、图像实时处理，显示分辨率高，速度快。
6.1.2多媒体技术概述
多媒体技术就是利用计算机技术
把文字、声音、动画、图形、图 像等多种媒体进行综合处理，使 多种信息之间建立逻辑连接，集 成为一个完整的系统
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思考：
图像序列中的两幅相邻图像，后一幅图像与前一幅图
像之间有较大的相关，这是（ ）。 (A) 空间冗余 (B）时间冗余 (C) 信息熵冗余 (D) 视 觉冗余
16
下列哪一种说法是正确的： A. 信息量等于数据量与冗余量之和 B. 信息量等于信息熵与数据量之差 C. 信息量等于数据量与冗余量之差 D. 信息量等于信息熵与冗余量之和
（3）对上部分子序列编码为“0”，相当于左子树，对下部分子序列编
码为“1”，相当于右子树。 （4）重复上述步骤，直到每个子序列只包含一个符号为止。
30
举例：有信源字符序列S为： aaabbceeehddabafffbdddgghhabccedabdgghha 其长度为40个字符，由a、b、c、d、e、f、g、h共 8种字符构成。假设在编码之前，每种字符出现的概 率已由某种模型统计出来，用<字符>-<出现次数>来 表示，具体值分别为： a-8，b-6，c-3，d-7，e-4，f-3，g-4，h-5
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，方格状的地板图案等。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。
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，人脸的图像有固定的 结构。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。
视觉系统对图像的亮度和色彩度的敏感性相差很大； 随着亮度的增加，视觉系统对量化误差的敏感度降低；
人眼的视觉系统在图像的边缘和非边缘区域分开来处理；
人类的视觉系统总是把视网膜上的图像分解成若干个空间 有向的频率通道后再进一步处理。
图像区域的相同性冗余
--它是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相 同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似 性冗余。
M=D-∆d 其中M表示实际媒体信息，D表示数字化后的采 样数据，∆d表示数据冗余量。
数据压缩就是从采样数据中去除冗余，即保留原始信 息中变化的、特征性信息，去除重复的、确定的或可推知 的信息，在实现更接近实际媒体信息描述的前提下，尽可 能的减少描述用的信息量。
3
6.1.2 多媒体数据的冗余
随着计算机技术的高度发展以及通信、计算机和大众传媒三大技 术的相互融合，计算机已经不再局限于数值计算、文字处理的范 畴，而成为处理图形、图像、视频、音频等多种信息的工具。但 数字化后的声音、图像、视频和音频等多媒体数据是非常庞大的。 例如： 一页在A4（216mm×300mm）纸上的照片，以300dpi（12像素 /mm）采样，每个像素用24位真彩色信号表示，其数据量约为 27MB/页，650MB的CD-ROM只可放24页； 双声道立体声光盘，采样率是44.1kHz，采样精度16位，一秒钟数 据量是44.1×16×2/8=172KB/s，一张CD只能存放约1小时的声音。
25
每种字符的信息熵就是该字符编码所用的理 想位数（二进制）。整条信息的熵就是表达整个 字符串需要的位数（这里用字符出现的次数代替 概率）： H(X)=-∑Pi×log2(Pi) =H(a)×3+H(b)×4+H(c)×2+H(d)×1 =18.465(bit)
若用ASCII编码， 需要多少bit？
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。
--序列图像一般为位于一时间轴区间内的一组连续画面， 其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动 物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧 的数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了 相邻时刻的同一场景画面，所以称为时间冗余。
31
解：首先将信源符号按概率递减顺序排列，形成图（a）所示
结果，然后，再把符号序列分成上下两部分，使上下两部分的 概率和相等或接近相等，形成图（b）所示结果。其中上部分符 号序列概率和为21，编码为0；下部分为19，编码为1。
--根据已有的知识，对某些图像中所 包含的物体，我们可以构造其基本模型， 并创建对应各种特征的图像库，进而图像 的存储只需要保存一些特征参数，从而可 以大大减少数据量。知识冗余是模型编码 主要利用的特性。
视觉冗余
--事实表明，人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀 和非线性的。然而，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉 系统是线性和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待， 从而产生了比理想编码（即把视觉敏感和不敏感的部分区分开 来编码）更多的数据，这就是视觉冗余。 --通过大量实验，发现以下视觉的非均匀特 征。
0 1 N 1
信息熵冗余
图 26个英文字母相对频率
空间冗余
--同一景物表面上各采样点的 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景物表面颜色的 这种空间连贯性，从而产生了空间冗 余。 --可以通过改变物体表面颜色 的像素存储方式来利用空间连贯性， 达到减少数据量的目的。
18
6.1.3 数据压缩技术的发展过程（续）
数据压缩标准逐渐形成，有损压缩算法快速出现。 1986年开始制定静态图像压缩标准， 1994 年后成为 国际标准，称为JPEG标准。 ITU制定的电视会议系列标准（H.261、H.262、 H.263 、H.264等）以及由ISO制定的视频系列标准（MPEG1、MPEG-2、MPEG-4）中，均采用了有损压缩原理作为其核 心压缩算法。其中的MPEG-4标准（相当于ITU的H.263和 H.263+标准）是为了适应网络视频的需求特点而制定的， 具有更高的压缩比、支持并发数据流编码、基于内容的交 互操作、增强的时间域随机存取、容错、基于内容的尺度 可变性等新特性。
越大，其表达的信息量就越多，冗余量就越少。
23
信息熵
信息熵用来度量信息量的大小。对于单个事件（如字
符）来说，其信息熵定义为： H（i）= - log2(Pi)（bit) （1） 公式（1）表示发生概率为Pi的事件i所具有的信息熵为 H(i)，单位为bit（比特）。
24
对于一个消息队列（如字符串）的信息熵定义为： H(X) = -∑Pi×log2(Pi)= ∑Pi×H(i) （2） 其中，Pi表示某一事件i发生的概率。 例如：有一字符串“babbdcaacb”包含a、b、c、d四种字符， 其长度为10，字符a、b、c、d分别出现了3、4、2、1次，则a、 b、c、d在信息中出现的概率分别为0.3、0.4、0.2、0.1，它 们的熵分别为： H(a)=-log2(0.3)≈1.737（bit） H(b)=-log2(0.4)≈1.322（bit） H(c)=-log2(0.2)≈2.322（bit） H(d)=-log2(0.1)≈3.322（bit）
28
29
6.2.2 无损压缩编码
1、Shannon-Fano编码 简称为S-F编码，是一种变长编码，其基本思想是按信 源符号出现的概率大小进行排序，出现概率大的分配短码， 反之则分配长码。具体编码过程如下：
（1）信源符号按概率递减顺序排列。 （2）把符号序列分成上下两部分，使上下两部分的概率和相等或接近 相等。
20
4、按照算法思想
分为信息熵编码、预测编码、变换编码、混合编码以及其 他编码等五种，每种类型包含了一些具体算法，如下图。
21
6.1.5 数据压缩的主要指标
衡量不同压缩方法优劣的技术指标是相同的，主要包括 以下几个方面。 1）压缩比：指压缩前后的数据量之比，它反映了施加某 压缩算法之后，数据量减少的比例； 2）恢复效果：指经解压缩算法对压缩数据进行处理后所 得到的数据与其表示的原信息的相似程度； 3）算法简单、速度快：主要指实现算法的复杂度。
5
6.1.2 多媒体数据的冗余
一般而言，多媒体数据中存在的数据冗余情况主要 有以下几种(P107)： •信息熵冗余 •空间冗余 •时间冗余 •结构冗余 •知识冗余 •视觉冗余 •听觉冗余 •纹理的统计冗余
6
信息熵冗余
信息熵定义为一组数据所表示的信息量，即
E pi log2 pi
i 0 N 1
式中，E为信息熵，N为数据的种类(或称码元)个数， Pi为第i个码元出现的概率。 一组数据的数据量显然等于各记录码元的二进制位数 (即编码长度)与该码元出现的概率乘积之和，即
D pi bi
i 0 N 1
式中，D为数据量，为第i个码元的二进制位数。 一般取 b b b (如ASCII编码把所有码元都编码为7 比特)，这样得到的D必然大于E。这种因码元编码长度 的不经济带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余。
19
6.1.4 数据压缩的分类
1、按照压缩内容
分为音频数据压缩、静态图像数据压缩、视频数据压 缩和其他数据文件压缩等四种类型。 2、按照压缩方式 分为对称压缩和非对称压缩两种类型。 3、按照压缩效果 分为有损压缩与无损压缩两种类型。普通数据文件， 一般采用无损压缩，对于冗余度较小的图像，需要采用 有损压缩。
26
2、编码
编码实质上是对要处理的源数据或源文件按一定的规 则进行变换（映射），力图用尽可能少的符号代码来表示 较多、较长的源符号信息。编码方法中的码字（代码）有 固定长度和可变长度两种。
3、压缩模型
模型是规则和数据的集合，即：压缩算法=模型+编码
27
4、压缩、还原
压缩是指设法去掉部分或全部冗余，从而减少 文件或数据所占的存储空间； 还原（解压缩）则是指利用相反的算法使文件 或数据恢复原状。
4
6.1.2 多媒体数据的冗余
对于如此巨大的多媒体数据，如果不经过压缩，不 仅超出了计算机的存储和处理能力，而且在现在的通信 信道的传输速率下，是无法完成大量多媒体信息的传输 的，多媒体数据的高速传输和储藏所需要的巨大容量已 经成为多媒体数据通信技术的最大障碍。因此，为了存 储、处理和传输这些数据，必须进行压缩。