多媒体数据压缩技术.
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多媒体数据的冗余类型
多媒体数据表示中存在着大量的 冗余，数据压缩技术就是利用多媒体 数据的冗余性来减少数据量的方法。常 见图像、视频、音频数据中存在的冗余 类型如下： 1. 空间冗余 2. 时间冗余 3. 视觉冗余
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多媒体数据压缩技术
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多媒体数据压缩技术
3. 视觉冗余
人类的视觉系统由于受生理特性的限制， 对于图像场的注意是非均匀的，人对细微的颜 色差异感觉不明显。 例如，人类视觉的一般分辨能力为26灰度 等级，而一般的图像的量化采用的是28灰度等 级，即存在视觉冗余。 人类的听觉对某些信号反映不太敏感，使 得压缩后再还原有允许范围的变化，人也感觉 不出来。
带宽 (KHz)
3.2
取样率 (KHz)
8
量化 位数
8
存储容 量(MB)
0.48
50~7000 20~20000
7 20
16 44.1
14 16
1.68 5.292×2
数字音 频广播
20~20000
20
48
16
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多媒体数据压缩技术
多媒体数据压缩技术
数据压缩方法的分类
1. 按照压缩方法是否产生失真分类 (1)无失真压缩 无失真压缩要求解压以 后的数据和原始数据完全一致。解压 后得到的数据是原数据的复制，是一 种可逆压缩。 无失真压缩法去掉或减少数据中的冗 余，恢复时再重新插到数据中，因此 是可逆过程
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多媒体数据压缩技术
• 内容 –多媒体数据压缩的基本原理和分类 –声音压缩标准 –图像压缩标准 –视频压缩标准
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SLIDE 1
多媒体数据压缩技术
多媒体数据的显著特点：数据量非常 大。例如，一张彩色相片的数据量可达 10MB；视频影像和声音由于连续播放，数 据量更加庞大。这对计算机的存储以及网 络传输都造成了极大的负担。解决办法之 一就是进行数据压缩，压缩后再进行存储 和传输，到需要时再解压、还原。 在位图格式的图像存储方式中，像素 与像素之间在行方向和列方向都具有很大 的相关性，我们说整体数据的冗余度很大， 需要对图像数据进行很大程度的压缩
多媒体数据压缩技术
1. 空间冗余 一幅图像表面上各采样点的颜色之间往 往存在着空间连贯性，基于离散像素采样来 表示物体表面颜色的像素存储方式可利用空 间连贯性，达到减少数据量的目的。 例如，在静态图像中有一块表面颜色均 匀的区域，在此区域中所有点的光强和色彩 以及饱和度都是相同的，因此数据有很大的 空间冗余。
（举例：）图像信号的预测 编码
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SLIDE 12
数据压缩方法的分类
例如，图像、视频、音频数据的压缩就可以采用 有损压缩方法，因为其中包含的数据往往多于我 们的视觉系统和听觉系统所能接收的信息，丢掉 一些数据而不至于对声音或者图像所表达的意思 产生误解，但可大大提高压缩比。图像、视频、 音频数据的压缩比可高达100:1，但人的主观 感受仍不会对原始信息产生误解。
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SLIDE 9
多媒体数据压缩技术
什么是数据压缩？ 数据压缩就是在一定的精度损失条件 下，以最少的数码表示信源所发出的 信号。 信源 信道
信源 编码 编码 信道 信宿 信源 译码 信道 译码
SLIDE 10
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SLIDE 11
数据压缩方法的分类
–根据目前的技术水平，无损压缩算法一 般可以把普通文件的数据压缩到原来的 1/2 － 1/4 。一些常用的无损压缩算法有 赫夫曼 (Huffman) 算法和 LZW(Lenpel-Ziv & Welch)压缩算法
(2) 有失真压缩 解压以后的数据和原始 数据不完全一致，是不可逆压缩方式。 有失真压缩还原后，不影响信息的表 达
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SLIDE 5
多媒体数据压缩技术
帧内压缩
图——Bitmap——颜色相同的块——帧内压缩
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SLIDE 6
多媒体数据压缩技术
2. 时间冗余
Hale Waihona Puke Baidu
运动图像一般为位于一时间轴区间的一 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。 同理，语音数据中也存在着时间冗余。
2. 按照压缩方法的原理分类
• 预测编码：预测编码是数据压缩理论的一 个重要分支。
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SLIDE 13
数据压缩方法的分类
• 预测编码（续）：它根据离散信号之间存 在一定相关性的特点，利用前面的一个或 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（预测误差）进行编 码。如果预测比较准确，那么误差信号就 会很小，就可以用较少的码位进行编码， 以达到数据压缩的目的。
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SLIDE 2
多媒体数据压缩技术
1分钟数字视频信号需要的存储空间
数字音 频格式 电话 会议电 视伴音 CD-DA DAT
20~20000 20 48 16 5.76×2 5.76×6
SLIDE 3
频带 (Hz)
200~3400
多媒体数据表示中存在着大量的 冗余，数据压缩技术就是利用多媒体 数据的冗余性来减少数据量的方法。常 见图像、视频、音频数据中存在的冗余 类型如下： 1. 空间冗余 2. 时间冗余 3. 视觉冗余
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3. 视觉冗余
人类的视觉系统由于受生理特性的限制， 对于图像场的注意是非均匀的，人对细微的颜 色差异感觉不明显。 例如，人类视觉的一般分辨能力为26灰度 等级，而一般的图像的量化采用的是28灰度等 级，即存在视觉冗余。 人类的听觉对某些信号反映不太敏感，使 得压缩后再还原有允许范围的变化，人也感觉 不出来。
带宽 (KHz)
3.2
取样率 (KHz)
8
量化 位数
8
存储容 量(MB)
0.48
50~7000 20~20000
7 20
16 44.1
14 16
1.68 5.292×2
数字音 频广播
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数据压缩方法的分类
1. 按照压缩方法是否产生失真分类 (1)无失真压缩 无失真压缩要求解压以 后的数据和原始数据完全一致。解压 后得到的数据是原数据的复制，是一 种可逆压缩。 无失真压缩法去掉或减少数据中的冗 余，恢复时再重新插到数据中，因此 是可逆过程
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多媒体数据压缩技术
• 内容 –多媒体数据压缩的基本原理和分类 –声音压缩标准 –图像压缩标准 –视频压缩标准
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多媒体数据的显著特点：数据量非常 大。例如，一张彩色相片的数据量可达 10MB；视频影像和声音由于连续播放，数 据量更加庞大。这对计算机的存储以及网 络传输都造成了极大的负担。解决办法之 一就是进行数据压缩，压缩后再进行存储 和传输，到需要时再解压、还原。 在位图格式的图像存储方式中，像素 与像素之间在行方向和列方向都具有很大 的相关性，我们说整体数据的冗余度很大， 需要对图像数据进行很大程度的压缩
多媒体数据压缩技术
1. 空间冗余 一幅图像表面上各采样点的颜色之间往 往存在着空间连贯性，基于离散像素采样来 表示物体表面颜色的像素存储方式可利用空 间连贯性，达到减少数据量的目的。 例如，在静态图像中有一块表面颜色均 匀的区域，在此区域中所有点的光强和色彩 以及饱和度都是相同的，因此数据有很大的 空间冗余。
（举例：）图像信号的预测 编码
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数据压缩方法的分类
例如，图像、视频、音频数据的压缩就可以采用 有损压缩方法，因为其中包含的数据往往多于我 们的视觉系统和听觉系统所能接收的信息，丢掉 一些数据而不至于对声音或者图像所表达的意思 产生误解，但可大大提高压缩比。图像、视频、 音频数据的压缩比可高达100:1，但人的主观 感受仍不会对原始信息产生误解。
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什么是数据压缩？ 数据压缩就是在一定的精度损失条件 下，以最少的数码表示信源所发出的 信号。 信源 信道
信源 编码 编码 信道 信宿 信源 译码 信道 译码
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数据压缩方法的分类
–根据目前的技术水平，无损压缩算法一 般可以把普通文件的数据压缩到原来的 1/2 － 1/4 。一些常用的无损压缩算法有 赫夫曼 (Huffman) 算法和 LZW(Lenpel-Ziv & Welch)压缩算法
(2) 有失真压缩 解压以后的数据和原始 数据不完全一致，是不可逆压缩方式。 有失真压缩还原后，不影响信息的表 达
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帧内压缩
图——Bitmap——颜色相同的块——帧内压缩
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多媒体数据压缩技术
2. 时间冗余
Hale Waihona Puke Baidu
运动图像一般为位于一时间轴区间的一 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。 同理，语音数据中也存在着时间冗余。
2. 按照压缩方法的原理分类
• 预测编码：预测编码是数据压缩理论的一 个重要分支。
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数据压缩方法的分类
• 预测编码（续）：它根据离散信号之间存 在一定相关性的特点，利用前面的一个或 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（预测误差）进行编 码。如果预测比较准确，那么误差信号就 会很小，就可以用较少的码位进行编码， 以达到数据压缩的目的。
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1分钟数字视频信号需要的存储空间
数字音 频格式 电话 会议电 视伴音 CD-DA DAT
20~20000 20 48 16 5.76×2 5.76×6
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频带 (Hz)
200~3400