多媒体信息的编码技术
高中信息技术多媒体信息编码
高中信息技术多媒体信息编码在当今数字化的时代，多媒体信息无处不在，从我们日常观看的电影、聆听的音乐，到浏览的网页和玩的游戏，都离不开多媒体信息的编码。
对于高中生来说，了解多媒体信息编码不仅是信息技术课程的重要内容，更是理解数字世界运行原理的关键。
多媒体信息编码，简单来说，就是将各种多媒体信息，如声音、图像、视频等，转化为计算机能够处理和存储的数字形式。
这就像是给信息穿上了一套特定的“数字外衣”，以便它们能在计算机的世界里自由“穿梭”。
先来说说图像编码。
我们都知道图像是由一个个像素点组成的。
在计算机中，为了表示这些像素点的颜色和亮度等信息，就需要进行编码。
常见的图像编码方式有位图和矢量图。
位图，也叫点阵图，它把图像分成一个个小格子，也就是像素。
每个像素都有自己的颜色信息。
比如一张 800×600 分辨率的位图图像，就意味着它有 800 乘以 600 个像素点。
位图的优点是能够表现出丰富的色彩和细节，但缺点也很明显，那就是文件大小通常较大。
因为要记录每个像素的信息，所以图像越复杂、像素越多，文件就越大。
矢量图则不同，它不是通过像素来描述图像，而是用数学公式来表示图像中的线条、形状和颜色等元素。
这使得矢量图具有很多优势。
首先，它的文件大小通常较小，因为不需要存储大量的像素信息。
其次，无论怎么放大或缩小，图像的质量都不会改变，因为是通过公式计算来重新绘制图像的。
但是，矢量图在表现色彩丰富、细节复杂的图像时，可能不如位图那么出色。
再谈谈音频编码。
声音是一种连续的模拟信号，要让计算机处理和存储声音，就必须把它转换成数字信号。
这个过程就叫做音频采样和量化。
采样就是在时间轴上每隔一定的时间间隔，对声音信号进行测量。
采样频率越高，声音的还原度就越好，但文件也会越大。
常见的采样频率有441kHz、48kHz 等。
量化则是对每个采样点的幅度进行数字化。
量化位数越高，声音的质量就越高，但同样会导致文件变大。
在音频编码中，还有一些常见的编码格式，如 MP3、WAV 等。
多媒体信息的编码
1GB=( 1024 )MB=( 10242 )KB =( 10243 )B 1024b=( 1024/8 )B = ( 1024/8/1024 )KB
空白处用0编码、涂黑处用1编码。
使用ultraedit软件，观察自己名字的编码
1、声音的数字化 录音：模—数。 放音：数—模。
数字信号
1.wav 模拟信号
步骤分析：
分辨率为800×600
一幅分辨率为800×600的黑白图像 需要多少存储空间？（单位：B)
图像有800×600=480000个像素
黑白图像
黑和白两种状态，一个位就能表示两种状态。
B（字节），一个字节=8个位
“白” —— “0”
“黑” —— “1”
（单位：B)
计算过程：800×600 ×1/8=60000（B）≈58.6(KB)
256色（8位）
8b*800*600/8=468.9KB
65536色(16位) 16b*800*600/8=937.5KB
视频（动画）的数字化
• 动画（视频）是一张一张图片构成的，那么这样的一张图 片就叫做一帧。 • 我国的PAL制式每秒25帧，其他还有NTSC制式每秒30帧。 • 我们要计算出一段动画（视频）所占空间的大小，就要先 计算出其中一张图片的大小，再计算某个时间段上共有多 少张图像即可。 • 例：计算一段1分钟PAL制式的，分辨率为640*480的256色 的视频所占有的空间。 • 640*480*8b /8 *25 *60≈439.5MB • 如果加上声音文件就更大了。 • 多媒体信息数字化后，存储量是很大的，不方便存储和传 输，压缩标准就被制订出来了。 • JPG（JPEG）静态图像压缩格式。 • MP3音乐压缩格式。 • MPEG-1是VCD的压缩格式。 • MPEG-2是DVD的压缩格式。
高三信息技术(浙江学考)一轮复习多媒体技术应用： 第2单元 多媒体信息编码
第二单元多媒体信息编码[浙江考试标准]一、二进制与十六进制的相互转换1．信息编码信息代码是指用来表示信息的符号组合。
信息编码指编制代码的过程。
信息在传递和存储之前都需要进行编码，计算机采用①________。
2．二进制编码、十进制、十六进制的相互转换日常生活中我们用十进制数来表示信息，而计算机采用二进制数来存储、处理和传送信息。
由于二进制数不便于书写和记忆，人们经常将二进制数转换为十六进制数来表示，因为两者之间的转换非常方便。
(1)二进制数：只有②________两个基本数码，运算规则为“③________”，依此类推“借一当二”。
(2)十进制数：由④________共十个数码组成，运算规则为“⑤________”，依此类推“借一当十”。
(3)十六进制数：由⑥________和⑦________共十六个数码组成，运算规则为“⑧________”，依此类推“借一当十六”。
二进制用字母B标识，十进制用字母D标识，十六进制用字母H标识。
3．关于二进制数的两个规则(1)n个二进制位最多能表示的不同信息个数是2n个。
(2)n位二进制数能表示的最大十进制数是2n－1。
4．计算机存储容量单位(1)计算机存储容量的最小单位：⑨________(比特、bit或b)。
(2)计算机存储容量的基本单位：⑩________(Byte或B)1B＝8b。
(3)计算机存储容量的其他单位：KB、MB、GB、TB。
1KB＝1024B1MB＝1024KB1GB＝1024MB1TB＝1024GB二、ASCⅡ码和汉字编码1．ASCⅡ码和汉字编码(1)ASCⅡ码的概念目前计算机在存储、处理英文字符时普遍采用的是⑪________(即美国国家标准信息交换码)。
标准的ASCⅡ码用一个字节中的⑫________位来表示，可以表示⑬________种编码。
计算机存储ASCⅡ码时，占用⑭________个字节。
ASCⅡ码编码表中的两个规律：数字、字母都是按⑮________排列的；小写字母的编码比对应的大写字母大32。
多媒体技术量化和变换编码和预测编码
量化分类
量化可以分为两类：
(1) 标量量化：
输入信号的所有分量使用同一个量化器进行量化，每 个分量的量化都和其它分量无关，也称为零记忆量化。
(2)矢量量化：
从码本集合中选出最适配于输入信号的一个码字作为 输入信号的近似，这种方法以输入信号与选出的码字 之间失真最小为依据。
矢量量化与标量量化相比有更大的数据压缩能力。
xˆn1 Tn1n sˆn1
有 xˆn1 xn1
为什么变换
变换的本质就是将信号在一组基函数上投影，得 到一组投影值，即信号的变换域表达。
变换的目的就是将一个实际的物理信号分解为变 换域(频域)上有限的或无限的小的信号“细胞”， 以便了解信号的性质，提取信号的有用信息
为什么变换
犏
犏犏臌eTM - 1
e1 ... en- 1 ]
轾 犏 e0T
Cy=犏 犏 犏 犏 e1T [e0
犏 犏 犏 臌 eTn-1
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轾 犏 l0
en-1]犏 犏 犏l1
犏 犏 犏 臌
轾 犏e0T
Cy
=
犏 犏 犏e1T 犏
[Cxe0 Cxe1 ...Cxen- 1]
犏
犏 犏 臌eTM- 1
轾 犏 l0 =犏 犏 犏l1
邋 邋 = M 1 M i= - 0 1 X iX iT -m x ( M 1 M i= - 0 1 X iT ) -( M 1 M i= - 0 1 X i) m x T + M 1 M i= - 0 1 m x m x T
å =M 1M i= -0 1X iX iT-m xm xT-m xm xT+m xm xT å =M 1 M i=-01XiXiT- mxmxT
多媒体信息的编码
多媒体信息的编码多媒体信息的编码什么是多媒体编码多媒体编码是将包含文字、图像、音频、视频等多种媒体形式的信息转化为二进制数据的过程。
通过编码，可以将这些多媒体格式的信息进行压缩和存储，以便于传输和播放。
在数字化时代，多媒体编码扮演着重要的角色，广泛应用于电视、音乐、电影、游戏等各个领域。
多媒体编码的作用多媒体编码可以对各种类型的信息进行压缩，以减小文件的大小，减少存储空间和传输带宽的消耗。
例如，在视频编码中，通过去除冗余信息和无关信息，可以显著减小视频文件的大小，提高存储和传输的效率。
此外，多媒体编码还可以提高信息的质量和保真度。
通过使用高效的编码算法和压缩技术，可以将多媒体信息保存为数字化的形式，减少信息在传输过程中的丢失和损坏，保证在解码时还原出原始的信息。
多媒体编码的原理多媒体编码的原理基于信号处理和数据压缩的理论。
具体来说，多媒体信息编码的流程包括以下几个步骤：1. 采样：对原始的多媒体信号进行采样，将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。
采样过程可以根据不同的需求和应用进行调整，例如音频的采样率和视频的帧率。
2. 量化：对采样后的数字信号进行量化处理，将连续的取值范围转化为离散的取值集合。
量化过程会导致信息损失，但可以通过调整量化的精度来平衡信息质量和编码效率。
3. 编码：将量化后的信号编码为二进制数据。
编码过程可以采用各种不同的算法和方法，例如哈夫曼编码、灰度编码和熵编码等。
4. 压缩：对编码后的二进制数据进行压缩处理，减小文件的大小。
压缩的方法包括无损压缩和有损压缩两种。
无损压缩保证解压缩后和原始数据完全一致，而有损压缩在保证输出数据质量的前提下，通过去除冗余信息和降低精度来实现更高的压缩比。
多媒体编码的常见算法和标准在多媒体编码领域，存在着许多常见的编码算法和标准。
以下是其中的几个示例：- 音频编码：MP3、AAC、Vorbis等。
- 视频编码：H.264、H.265、VP9等。
- 图像编码：JPEG、PNG、WebP等。
多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理
多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理多媒体信息编码技术是计算机科学和通信领域的重要研究方向，它涵盖了音频、视频、图像等多种形式的媒体数据的压缩、传输和解码等处理过程。
本篇文章将为读者介绍多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理，旨在帮助读者了解多媒体编码的基本概念、常用算法和实际应用。
一、多媒体信息编码技术概述多媒体信息编码技术是将多媒体数据转化为数字信号的过程，以便于存储、传输和处理。
它的目标是在保证一定的质量下，尽量减小数据量，提高传输效率。
多媒体信息编码技术主要包括两个方面：压缩和解压缩。
压缩是将原始多媒体数据经过编码处理，将多媒体信号的冗余信息消去或者降低，从而减小数据量。
解压缩则是将压缩过的多媒体数据恢复成原始数据，以便于播放或处理。
压缩技术按照思想方法可以分为两大类：无损压缩和有损压缩。
无损压缩是指压缩过程中不损失任何原始数据，通过减少数据的冗余性来达到压缩的目的。
常用的无损压缩算法有哈夫曼编码、算术编码等。
有损压缩则是在压缩过程中会有一定的信息损失。
通过剔除对人类感知质量影响较小的信息，以更高的压缩率来换取较小的存储容量和传输带宽。
有损压缩常用的算法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
二、音频编码技术音频编码技术是多媒体信息编码技术的一个重要分支。
它主要用于将模拟音频信号或数字音频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。
音频编码技术的算法原理通常包括以下几个基本步骤：采样、量化、编码和解码。
采样是将连续的模拟音频信号转换为离散的数字信号。
量化则是将采样得到的连续值映射为离散的数值。
编码是将量化过的数字音频信号进行编码压缩，常用的编码算法有自适应差分编码（ADPCM）、脉冲编码调制（PCM）、MP3等。
解码则是将压缩过的数字音频信号进行解码和恢复。
三、视频编码技术视频编码技术是将连续的视频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。
视频编码技术主要包括两个方面：运动估计和图像编码。
多媒体信息编码
多媒体信息编码介绍多媒体信息编码是将多媒体数据转化为数字信号，以便在计算机系统中存储、传输和处理。
它是多媒体技术中一个重要的环节，涉及音频、视频、图像等多种媒体类型的编码。
音频编码音频编码是将声音信号转化为数字信号的过程。
常见的音频编码算法有PCM（脉冲编码调制）、MP3（MPEG音频层3）、AAC（高级音频编码）等。
这些编码算法主要通过降低数据量和保留主要音频信息来实现高效的音频压缩。
视频编码视频编码是将连续的图像序列转化为数字信号的过程。
常见的视频编码算法有H.264、H.265等。
视频编码算法通过空间和时间上的冗余性削减、运动补偿和熵编码等技术来提高视频压缩率，并实现高质量的视频传输和回放。
图像编码图像编码是将图像转化为数字信号的过程。
常见的图像编码算法有JPEG（联合图像专家组）和PNG（可移植网络图形格式）等。
图像编码算法通过基于人眼视觉特性的压缩方法，减少冗余信息并保留图像的主要特征，从而实现高效的图像压缩和传输。
多媒体信息编码的应用多媒体信息编码在许多领域中得到广泛应用。
在互联网视频、音频流媒体、数字广播和移动通信等领域中，多媒体信息编码技术可以有效地提高带宽利用率和传输效率，保证音视频的质量和连续性。
在数字媒体存储中，多媒体信息编码技术可以将大容量的音视频数据进行压缩，从而减少存储空间的占用。
多媒体信息编码还广泛应用于图像处理、视频编辑和音频合成等领域，为用户提供更好的多媒体体验。
在现代多媒体应用中，多媒体信息编码技术与其他相关技术密切结合，如多媒体传输协议、多媒体处理算法等，共同构成了一个完整的多媒体系统。
多媒体信息编码是多媒体技术中的重要环节，其中音频编码、视频编码和图像编码是常见的编码方式。
多媒体信息编码技术在互联网、数字媒体存储和现代多媒体应用等领域中发挥着重要作用，可以提高传输和存储效率，保证音视频的质量和连续性。
多媒体技术_多媒体数据压缩编码技术
4.知识冗余
图像的理解与某些基础知识有关。 例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有鼻子， 鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上…… 知识冗余是模型编码主要利用的特性。
5.视觉冗余
人的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀、 非线性的。 （1）对图像亮度和色差的敏感性相差很大 Y：U：V＝8：4：4 或者Y：U：V＝8：2：2 （2）随着亮度增加，视觉系统对量化误差的敏感 度降低。 （3）人的视觉系统把图像边缘和非边缘区域分开 处理。
第四章、多媒体数据压缩编码技术
本章要点
（1）多媒体数据压缩编码的重要性和分类。 （2）量化的基本原理和量化器的设计思想。 （3）常用压缩编码算法的基本原理及实现技术、 预测编码、变换编码、统计编码(Huffman编码、 算术编码)。 （4）静态图像压缩编码的国际标准（JPEG）原 理、实现技术，以及动态图像压缩编码国际标 准(MPRG)的基本原理。
4.2.2 标量量化器的设计
量化器的设计要求 通常设计量化器有下述两种情况： 1. 给定量化分层级数，满足量化误差最小。 2. 限定量化误差，确定分层级数，满足以尽 量小的平均比特数，表示量化输出。
量化方法有标量量化和矢 量量化之分，标量量化又可分 为，均匀量化、非均匀量化和 自适应量化。
（1）均匀量化
例如:从64个数中选出某一个数。可先问“是 否大于32?”消除半数的可能,这样只要6次就可选 出某数。 如果要选择的数是35,则过程如下: 1.大于/小于 32？ 大 2.大于/小于 32+16=48？ 小 3.大于/小于 48-8=40？ 小 4.大于/小于 40-4=36？ 小 5.大于/小于 36-2=34？ 大 6.大于/小于 34+1=35 等
（4）混合编码
多媒体信息的编码简版
多媒体信息的编码多媒体信息的编码什么是多媒体信息的编码?多媒体信息的编码是指将多媒体数据转换成数字信号的过程。
在数字化时代，我们使用电脑、方式等设备来处理和传输各种形式的多媒体信息，如音频、视频、图像等，而这些多媒体信息在传输和处理过程中需要经过编码处理，将其转换成数字信号，以便于存储、传输和处理。
为什么需要多媒体信息的编码?多媒体信息的编码是为了更好地处理、存储和传输多媒体数据。
原始的多媒体数据通常是大量的模拟信号，如声音的波形、图像的像素等，这些数据无法直接在数字设备中处理和传输。
通过将多媒体数据转换成数字信号，不仅可以减小数据体积，提高数据传输和存储效率，而且还可以方便进行各种数字处理操作，如压缩、编辑、特效等。
多媒体信息的编码技术多媒体信息的编码技术有很多种，包括音频编码、视频编码、图像编码等。
下面就分别介绍这几种常见的多媒体信息编码技术。
音频编码音频编码是将声音信号转换成数字信号的过程。
在音频编码过程中，通常会涉及到压缩技术，以减小数据体积。
常见的音频编码技术有PCM编码、MP3编码、AAC编码等。
- PCM编码是一种无损编码技术，将声音信号按照采样率和量化位数进行数字化处理，并保持原始数据的完整性。
- MP3编码是一种有损编码技术，通过去除人耳听不到的声音信号和压缩数据的方式来减小数据体积，从而实现高压缩比的音频编码。
- AAC编码是一种高级音频编码技术，它在压缩音频数据的同时保持较高的音质，并能支持多通道和先进的音频特效。
视频编码视频编码是将视频信号转换成数字信号的过程。
视频编码涉及到图像编码和运动估计等技术，以减小数据体积并保持视频质量。
常见的视频编码技术有MPEG编码、H.264编码、HEVC编码等。
- MPEG编码是一种常用的视频编码技术，它通过分割图像和对图像的每一帧进行压缩，以实现高压缩比的视频编码。
- H.264编码是一种高效视频编码技术，它通过运动估计、空间预测和帧间编码等方式来减小数据体积并保持视频质量，广泛应用于视频传输和存储领域。
基础知识：媒体编码技术简介
媒体编码技术简介在日常生活中，我们经常会接触到各种媒体，比如电视、音乐、电影等。
然而，这些媒体是如何被传输和播放的呢？这就涉及到媒体编码技术。
媒体编码技术是一种将信息编码成数字形式，以便传输和存储的技术。
本文将介绍媒体编码技术的基本概念和常见的编码格式。
媒体编码技术实际上是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续的信号，比如我们的声音和图像都是模拟信号。
而数字信号则是离散的信号，它将连续的模拟信号通过采样、量化和编码等过程转换为数字形式。
这样，数字信号就可以通过传输线路传输和存储，同时也便于计算机进行处理。
在媒体编码技术中，常见的编码格式有音频编码、视频编码和图像编码。
音频编码是将声音信号转换为数字形式的过程。
常见的音频编码格式有MP3、AAC和WAV等。
视频编码则是将视频信号转换为数字形式的过程。
常见的视频编码格式有、MPEG-2和AVC等。
图像编码是将图像信号转换为数字形式的过程。
常见的图像编码格式有JPEG、PNG 和GIF等。
这些编码格式的选择取决于不同的需求。
例如，对于音频编码，人们通常会选择小文件体积和较高音频质量的编码格式，比如MP3。
而对于视频编码，人们通常会选择高压缩比和较好视觉质量的编码格式，比如。
图像编码则更多考虑图像的保真度和文件大小，因此可以根据具体需求选择合适的编码格式。
同时，媒体编码技术也在不断进步和发展。
为了提高音频、视频和图像的质量，人们不断提出新的编码算法和技术。
例如，在音频编码领域，Opus编码器被广泛应用于实时音频通信，其能够提供更好的音频质量和更低的延迟。
在视频编码领域，编码器被用于提供更高的画质和更高的压缩率。
除了传输和存储，媒体编码技术还应用于多媒体应用领域。
例如，在视频会议中，通过音频和视频的编码，人们可以远程进行实时的沟通和交流。
在流媒体应用中，通过音频和视频的编码，人们可以通过互联网实时或非实时地收听音乐和观看视频。
在娱乐领域，通过音频和视频的编码，人们可以在电视、电影和音乐播放器上欣赏高质量的音视频内容。
6多媒体信息编码及处理
采样：就是每隔一时间段， 采样：就是每隔一时间段，从连续的波形上取一 点。 量化：对采样过来的点，进行数字化。 量化：对采样过来的点，进行数字化。
二、声音数字化的硬件和软件
声卡、音箱或耳机。 • 硬件：麦克风或话筒、声卡 声卡 • 软件：录音机、GoldWave、 Windows Media Player、 RealOne等。 • 热点范例1： • 声卡是获取数字音频信息的主要设备之一， 在下列选项中，声卡具备的功能有（） • 模拟声音信号的数字化 数字音频信号还 原为模拟信号 声音信号的压缩和解压 存 储声音信号
多媒体信息数字化比较
媒体类型 数字化 编码方案 存储空间 处理软件
扩展名
ASCII、 、 GB2312 图像 用一系列的 二进制位来 表示像素 图形 指令 采样、 声音 采样、量化 视频、 视频、同图像图形 动画
字符
1个 ASCII码占 字节 个 码占1字节 Txt、Doc等 码占 、 等 1个汉字占 个字节记事本、 个汉字占2个字节记事本、 个汉字占 word等 等 总像素数* 总像素数 Bmp、Jpg等 、 等 画图 每个像素所需位数/8 每个像素所需位数 Photoshop、 、 类似于字符 ACDSee等 Emf、Wmf等 等 、 等 CorelDraw等 等 采样频率*采样位数 采样频率 采样位数 Wav、Mp3等 、 等 *时间 声道数 录音机、 时间*声道数 录音机、 时间 等 每帧的大小* GoldWave等 每帧的大小 每秒帧数*时间 暴风影音、 每秒帧数 时间 暴风影音、 Avi、 、 flash等 等
位图图像常见格式： 位图图像常见格式：psd、bmp、jpg、gif 、 、 、 （对同幅图像，此顺序排列按容量从大到小） 2、分辨率：位图图像都是由许多的点即像素（pixel) 组成，水平像素与垂直像素的乘积称为分辨率。 3、图像颜色
编码技术的作用
编码技术的作用随着信息技术的快速发展，编码技术已经成为了现代社会不可或缺的一部分。
编码技术通过将信息转化为一系列特定的符号或者信号，实现了信息的传输、存储和处理。
本篇文章将探讨编码技术在多个领域中的应用，并阐述其对现代社会的重要性。
1. 通信领域的应用编码技术在通信领域起到了重要的作用。
通过将信息进行编码，可以有效地传输数据。
数字通信系统广泛采用的编码技术中，有一种被称为脉冲编码调制（PCM）。
PCM将模拟信号转换为数字信号，并通过调制技术将其传输到接收端。
这样的编码技术可以大大提高通信质量，减少信号传输期间的噪声干扰，并节约了传输带宽。
2. 数据存储领域的应用在信息爆炸的时代，数据的存储和管理变得至关重要。
编码技术可以将大量的数据进行压缩，从而节省存储空间。
目前广泛使用的压缩编码技术包括GZIP、ZIP和JPEG等。
这些编码技术通过删除冗余信息和利用统计特征来实现数据的高效存储。
同时，编码技术还可以保护数据的完整性和安全性，通过加密编码算法，对敏感信息进行保护。
3. 多媒体应用领域的应用随着数字多媒体技术的迅速发展，编码技术对于音频、视频和图像等多媒体数据的处理和传输变得尤为重要。
音频编码技术可以将音频信号转换为数字信号，并通过压缩算法减小文件大小。
其中最广为人知的就是MP3编码。
类似地，视频编码技术也可以将视频信号进行压缩和编码，实现高质量的视频传输和播放。
著名的视频编码标准包括MPEG-2、H.264和AVC等。
4. 互联网应用领域的应用在互联网的时代，编码技术对于网络通信和数据传输至关重要。
在网络传输中，将传输的数据进行编码可以提高传输速度和可靠性。
基于编码的冗余消除技术可以有效地提高网络传输的效率，减少数据包的重传，从而提供更好的网络体验。
此外，在互联网的安全领域，编码技术也扮演着重要的角色。
SSL/TLS协议使用基于编码的加密算法，实现对网络通信的保护。
编码技术的快速发展和广泛应用，已经深刻影响了现代社会的方方面面。
第四章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG（Motion picture Experts Group） 是运动图像专家小组的英文缩写 MPEG标准主要有MPEG-l、MPEG-2、 MPEG-4和正在制定的MPEG-7等
多媒体数据压缩编码的国际标准
1.静态图像压缩编码的国际标准（JPEG）
– JPEG（Joint Photographic Experts Group
– JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法： 采用以DCT为基础的有损压缩算法 采用以预测技术为基础的无损压缩算法
– 在JPEG标准中定义了四种编码模式： 顺序编码 累进编码 无失真编码 分层编码
多媒体数据压缩编码的国际标准
JPEG图像的压缩比与质量
JPEG在使用DCT进行有损压缩时，压缩比可 调整在压缩10~30倍后，图像效果仍然不错， 因此得到了广泛的应用。
(a) 原图
(b) 压缩效果图
图 d 四次小波变换编码的实验结果
预测编码
预测编码的基本原理 自适应预测编码 帧间预测编码
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。变换编码是一种间接编码方 法，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、K-L(Karhunen-Loeve)变换等。
7.1.3多媒体信息处理的关键技术_计算机应用基础_[共2页]
![7.1.3多媒体信息处理的关键技术_计算机应用基础_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8a92444daef5ef7bb0d3c34.png)
第７章 多媒体基础4．实时性实时性是指当多种媒体集成时，需要考虑时间特性、存取数据的速度、解压缩的速度以及最终播放速度的实时处理。
7.1.3 多媒体信息处理的关键技术1．数据压缩与编码技术通常听到的声音、看到的景物都可以称为模拟信号，即连续量信号，因此，早期的多媒体技术和系统基本上采用模拟方式。
但模拟方式表示的声音或图像信号在复制和传送的过程中，容易丢失或产生噪声和误差，更不能用数字计算机进行加工处理。
目前，声音和图像的采样、生成、存储、处理、显示、传输和通信都普遍使用了数字化技术，但是数字化的视频和音频信号的数据非常大，比如，一幅352像素×240像素（pixel ）的近似真彩色图像（15bit/pixel ）在数字化后的数据量为352×240 pixel ×15 bit/pixel=1 267 200bit 。
在动态视频中，采用NTSC[（美国）国家电视标准委员会]制式的帧率为30帧/s ，那么要求视频信息的传输率为1 267 200bit ×30帧/s=（3.801 6E+07）bit/s 。
因此，在一张容量为700MB 的光盘上全部存放视频信息，最多所存储的动态视频数字信号所能播放的时间最长也只有=193.077s ，即3.218分钟。
由此可知，不采用压缩技术，一张700MB 光盘存放动态视频数字信号只能播放3.218分钟。
以计算机的150kbit/s 传输率，在没压缩的前提下，是无法处理（3.8016E+07）bit/s 的大数据量的。
如果采用MPEG-1标准的压缩比50∶1，则700MB 的VCD 光盘，在同时存放视频和音频信号的情况下，其最长可播放时间能达到96分钟。
因此高速实时地压缩音频和视频等信号的数据是多媒体系统必须处理的关键问题，否则多媒体技术难以推广和应用。
数字化的多媒体信息能够被压缩，主要有两方面的原因。
（1）原始视频信号与音频信号数据存在很多冗余的地方。
多媒体信息的编码
多媒体信息的编码多媒体信息的编码引言多媒体信息的编码是指将多媒体数据转化为计算机可以处理的数字形式的过程。
在今天的信息时代，多媒体信息的编码技术已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
从音频、视频到图像，我们都需要使用编码技术将这些媒体信息转化为数字形式以便存储、传输和处理。
本文将介绍多媒体信息的编码原理以及现有的一些常见编码方式。
1. 多媒体信息的编码原理多媒体信息的编码原理基于信号处理和信息理论。
它的目标是通过压缩、编码和解码技术，将原始媒体信息转化为尽可能小的数据量，保证在恢复过程中不损失过多的信息质量。
多媒体信息的编码原理可以分为以下几个方面：1.1 压缩技术压缩技术是多媒体信息编码的核心。
它通过去除冗余信息和利用数据的统计规律来减少数据量。
常见的压缩技术有有损压缩和无损压缩。
有损压缩通过舍弃一些不重要的信息来减小数据量，而无损压缩则通过更高效的编码方式来减小数据量，但不会导致信息质量的丢失。
1.2 编码技术编码技术是多媒体信息编码的基础。
它将原始的媒体数据转换为计算机可以处理的数字形式。
常见的编码技术有数据编码和信号编码。
数据编码将原始数据转化为比特流，使得计算机可以对其进行处理。
信号编码则将模拟信号转化为数字信号，以便存储和传输。
2. 常见的多媒体信息编码方式在实际应用中，存在多种多媒体信息编码方式。
以下是一些常见的编码方式：2.1 音频编码音频编码是将声音信号转换为数字形式的编码方式。
常见的音频编码方式有PCM编码、MP3编码和AAC编码等。
PCM编码是一种无损编码，能够完全还原原始音频信号。
而MP3和AAC编码则是一种有损编码，通过去除听觉上不敏感的信号部分来减小数据量。
2.2 视频编码视频编码是将视频信号转换为数字形式的编码方式。
常见的视频编码方式有MPEG-2编码、H.264编码和H.265编码等。
这些编码方式通过运动补偿、空间域分解和熵编码等技术来减小数据量，并提高视频的压缩比和视觉质量。
多媒体信息编码说课稿
教材透析
本节是《信息的编码》的重要内容，继 于字符和汉字的编码之后，通过对多媒 体编码的理解，对理解各种信息的编码 起到深化提高的作用。
学情分析
学习了二进制的表示，汉字和字符的编 码，对理解多媒体信息编码有知识准备
教材处理
本节课旨在探究挖掘图像和声音数字化 的几个重要参数和数字化原理，不设计 具体的计算。
教学目标
知识与技能 理解多媒体数字化的基本方式，学会通过几个 重要参数分析对图像声音的质量和存储容量的 影响。 过程与方法 一系列的思考、实践、观察，挖掘本质。 情感态度价值观 小组合作，增强合作意识，培养自主分析解决问 题能力
Hale Waihona Puke 学重点、难点了解图像、声音数字化的基本原理，分 析几个重要参数影响。
课前准备
（1）学习任务单、学习评价表 （2）图片资料 （3）录音设备 （4）学生分组
【主情景导入】
爱思考爱动手的小峰发现陈旧的黑白父母结婚 照片，大小不一，老旧不堪，他希望能将照片 更好的保存起来，当信息技术老师的妈妈认为 这是一个很好的机会教育，于是希望帮助小峰 积极探究信息技术的魅力。 【设计意图】 设定情境贯穿课题，开启对信息技术编码的探 索之旅。 特别强调关键字：爱思考、爱动脑、积极探索
学生活动 教师活动 设计意图
1.4 多媒体编码
典型题目： 1、对一段音乐，分别用44kHz和11kHz的采样 频率进行采样后存储，则采样频率大的 ( ) (A)存储的空间小，音质较好 (B)存储的空间大，音质较好 (C)存储的空间小，音质较差 (D)存储的空间大，音质较差
2、录制一个采样频率为44.1kHz，量化位数为 32，四声道立体环绕的WAVE格式音频数据40秒，需 要的磁盘存储空间大约是 ( ) (A)27MB (B)225MB (C)7MB (D)27KB
彩 色 图 像 的 数 字 化
每个像素点信息量更多， 每个像素点可以使用３个字节 来表示(24位真彩色)，每个字 节分别表示红、绿、蓝成分， 那么可以表示256*256*256 (=16777216 )中颜色的组合。
例如： 一幅1024*768的彩色图像，每个像素使用３个字节，则存储占用多 少多少字节？
压缩比：原文件与压缩后的文件数据量的比称为 压缩比。20：1，就表示压缩后的文件的大小是原始 文件的二十分之一。
波形声音文件存储空间的计算公式为： 采样频率X时间(秒) X量化位数X声道数/8位
采集到的数据点总个数
每个点所占用的二制位数
（单位是字节） （立体声为2个声道）
图像文件存储空间的计算公式为： 分辨率X量化位数/8位（如16位既2字节，黑白图片为1位）
多媒体信息编码
多媒体信息编码多媒体信息编码什么是多媒体信息编码？多媒体信息编码是一种用于将各种形式的媒体数据转换为数字信号的技术。
它是将音频、视频、图像等多媒体数据编码成数字形式，以便于传输、存储和处理的过程。
通过多媒体信息编码，人们可以将各种形式的媒体内容转换为数字形式，实现在网络上的传输和共享。
多媒体信息编码的分类多媒体信息编码可以分为音频编码、视频编码和图像编码三类。
音频编码音频编码是将语音、音乐等声音信号转换为数字信号的过程。
它采用一系列算法和技术，将模拟音频信号转换成数字形式，以便于存储和传输。
常见的音频编码算法有MP3、AAC等，它们可以将音频信号压缩成较小的文件大小，保持较高的音质。
视频编码视频编码是将视频信号转换为数字信号的过程。
视频编码通过将视频信号中的冗余信息去除或者压缩，减小视频文件的大小，并在保持视觉质量的，尽可能地减小传输和存储的带宽需求。
常见的视频编码算法有H.264、H.265等，它们可以将高清视频压缩成较小的文件大小，适用于网络传输和存储。
图像编码图像编码是将静态图像转换为数字信号的过程。
图像编码通过压缩图像数据，减小图像文件的大小，并在保持图像质量的，减小传输和存储的需求。
常见的图像编码算法有JPEG、PNG等，它们能够将图像文件压缩到较小的文件大小，并支持不同的图像质量设置。
多媒体信息编码的应用多媒体信息编码在各个领域都有广泛的应用。
互联网传输多媒体信息编码在互联网传输中起到了至关重要的作用。
通过音频、视频和图像的编码，人们可以将各种形式的媒体内容传输到互联网上，实现远程会议、在线教育、音乐、视频等服务的提供。
数字媒体存储多媒体信息编码也被广泛应用于数字媒体的存储。
通过将音频、视频和图像编码为数字信号，人们可以将它们存储到计算机硬盘、闪存卡、光盘等媒体上，实现数字媒体的高效存储和管理。
数字媒体处理多媒体信息编码在数字媒体处理中起到了重要的作用。
通过将音频、视频和图像编码为数字信号，人们可以对它们进行各种处理和编辑，例如音频的剪辑、视频的合成、图像的修复等等。
1.2.4 多媒体信息编码
声音的存储空间的计算
声音存储空间＝采样频率×量化位数/8 ×声道数×时间 1．录制一段时长15秒的WAVE格式音频，文件属性设置如下 图，存储该音频文件需要的磁盘空间约为（ ）
（A）31KB
（B）63KB
（C）469KB
（D）938KB
2.CD采样频率为44.1kHz，16位量化分辨率，立体双声道， 计算每秒数据量是多少？
思考： 1.一张分辨率为400×300的黑白图像，所占的空间。 400×300×1/8 =15000byte
≈ ≈
15K
2. 一张分辨率为800×600的黑白图像，所占的空间。
800×600×1/8 =60000byte 59K
3.一张分辨率为800×600的16色图像，所占的空间。
800×600×4/8=240000byte≈ 234K 信息及其特征
信息及其特征
2、图像
如何将纸质照片存入电脑呢？ 扫描仪 数码相机 摄像头
信息及其特征
2、图像
图像是由许许多多彩色或各种级别灰度的 点组成的，这些点纵横排列构成一幅图。 这些点称为像素（pixel）。每个像素有 深浅不同的颜色 。 水平像素和垂直像素的乘积称为分辨率。
信息及其特征
观察下面两图
50×75
多媒体信息编码
信息及其特征
• 将声音、图像、视频转化为二进制代码的 过程叫数字化。 • 将这些连续、平滑变化的模拟量转化为数 字化信息，需要通过一定的传感器来进行 。
信息及其特征
各 种 传 感 器
信息及其特征
1、声音的数字化
• 声音是一种波，声波通过空气的振动传 递到人的耳膜，引起振动，形成听觉效 果。是一种模拟信号。
图像存储空间的计算
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视频数据压缩技术
空间冗余，时间冗余
称统计冗余。
是主要的数据冗余。
他们是将图像信号看做随机信号时所反映出的统计特性，因此也
根据信息论的原理，可以找到最佳多媒体数据压缩编码方法，数 据压缩的理论极限是信息熵。
信息熵编码和变换编码是多媒体通信中两种主要信源
编码方法
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霍夫曼编码广泛应用于各种数据压缩技术中，是信息熵编码中的最佳 编码方法之一。 变换编码广泛应用于各种图像数据压缩，它选择一种最佳变换，将初 始数据从初始空间或时间域变换到一个更适于压缩的抽象域中，然后用反 变换恢复原始数据。经过变换后，信息中最重要的部分易于识别并可能成 组出现。
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(7)形成比特数据流。最后，JPEG编码把编码后的图像数据组成一帧一帧的 数据，形成JPEG比特数据流。
JPEG算法的更为详细的知识可以参阅JPEG标准ISO/IEC 10918。
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JPEG2000 优点：对存储器的要求较低 便于抽取部分图像
缺点：图像质量有所下降
与多媒体通信有关的压缩编码的国际标准主要有 JPEG
H.261
H.263
MPEG
G系列
静态图像
视频
动态图像
音频
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无损压缩
无损压缩又称冗余压缩，主要用于文本数据压缩。 算法的基本原理：去除或减小数据中的冗余，压缩过程中不能破坏数据中 包含的信息，解码后的数据必须和原来的一样
有损压缩
有损压缩又称熵压缩，适用于图像和声音的压缩。 有损编码在压缩过程中减少了数据中包含的数据量，产生了一定的失真， 因而译码后的数据与原来不一样。正是由于减少了数据量，有失真的压缩 才能获得较高的压缩比
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图像的变换编译码原理如图所示。 在发送端将原始图像分割成1~n个子图像块，每个子图像块送入正交变 换器作正交变换，变换器输出变换系数经滤波、量化、编码后经信道传输 到接收端，接收端完成解码、逆变换、综合拼接，恢复出空域图像。主要 的正交变换包括傅立叶变换
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语音信号压缩技术
它可先传输低分辨率的图像或图像轮廓，然后逐步传输其他数据，不断 提高图像质量，以满足用户的要求。此特性在多媒体网络应用中有重要 意义： 当下载一幅图像时，可以较快地看到图像的概况，然后根据对图像 质量的要求和可用的网络带宽控制下载图像的数据量。
支持兴趣区的编码，这是它的一个另一个重要特性。用户利用此比特可 以指定感兴趣的区域，在压缩时对这些区域指定特定的压缩质量，或在 恢复时指定特定的解压缩要求： 当图像中只有一部分区域对用户有用时，对这些区域采用低压缩比， 而对其他区域采用高压缩比，可以在保证不丢失重要信息的同时有效地 压缩数据量。
多媒体会议系统的图像纠错编码原理
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THANK YOU
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多媒体通信中的编译码技术
多媒体
文本
音频
视频
图形
动画
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图像
巨大的多媒体数据量 多媒体的压缩技术
决定了
数据压缩成为多媒体发展的关键技术
模型编码、矢量量化、子带编码 有损编码 变换编码、小波编码 无损编码 霍夫曼编码、费诺-香农编码、 算术编码、流程编码、LempelZev 编码
根据 信号质量有无损失
量化DCT系数的编排
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(4)直流系数的编码。8*8图像块经DCT变换后得到的直流系数有两个特点， 一是系数的数值比较大；二是相邻8*8图像块的DC系数值变化不大。根据 这两个特点，JPEG算法使用了差分脉冲调制编码技术，对相邻图像块之间 量化DC系数的差值δ进行编码 δ=DC(0,0)k-DC(0,0)k-1 (5)交流系数的编码。量化后的交流系数是1*64矢量中包含许多“0”系数， 并且许多“0”是连续的，因此使用简单直观的游程长度编码对其进行编码。 JPEG使用1字节的高4比特位来表示连续“0”的数目，低4比特位表示编 码下一个非“0”系数，跟在其后的是量化AC系数的数值。 (6)熵编码。采用熵编码对DPCM编码后的直流系数和PLE编码后的交流系 数作进一步的压缩。在JPEG有损压缩算法中，采用霍夫曼编码来减少熵， 因为它可以使用很简单的查表方法进行编码。压缩数据码元时，霍夫曼编 码对出现频率比较高的码元分配较短的代码，而对出现频度较低的码元分 配较长的代码。这种可变长度的霍夫曼码表可预先定义。
典型的多媒体会议系统由终端设备、通信链路、多点控制单元及相应 的软件部分组成。终端设备完成数据处理、多媒体通信协议处理及音视频 信号的接收、存储与播放，并记录和检索大量与会议相关的数据与文件： 多点控制单元是一个数字处理单元，通常设在网络节点处，用于处理多个 地点同时进行通信部分：软件包括协议、会议服务、音频与视频信号处理 等；通信链路可以是公共电话交换网、局域网、广域网、ISDN等。
多媒体语音信号的数字编码分为波形编码、参数编码和混合编码 波形编码是指编码系统直接对语音时频或时频波形样值进行编码。 波形编码系统的译码质量一般较高，因为它保留了信号原始样值的细节 变化，从而保留了信号的各种过渡特征。但是波形编码的传输率较高， 压缩比也不大。 典型的波形编码算法有脉冲编码调制、差分脉冲编码调制、自适应 差分脉冲编码调制、子带编码等。 波形编码具有编码质量好、能保持原始语音波形等特点，因而在有 线通信等一些要求比较高的场合得到广泛应用。
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多媒体会议系统中的信道编码技术
多媒体会议系统是一种将声音、图像、文本等多种信息从一个地方传 送到另一个地方的通信系统，涉及的关键技术包括多媒体数据处理技术， 特别是高效的信息压缩与解压缩技术：网络技术，包括提供更可靠的通信 链路，为实时多媒体交互提供可能性；分布处理技术，特别是计算机支持 的协同工作，以及支持更多媒体处理的终端技术。
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JPEG压缩编码及解压缩算法原理图
JPEG压缩编码算法的主要计算过程如下。 (1)正向离散余弦变换。对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成 8*8的图像块，并作为二维离散余弦变换DCT的输入。通过DCT变换，把能 量集中在少数几个系数上。 DCT变换及其逆变换计算如下
7 7 1 (2i + 1)uπ (2 j + 1)vπ F (u, v) = C (u )C (v) = ∑∑f (i, j ) cos cos 4 16 16 i =0 j =0
如果想了解为什么混合编 码比之前两种更好，那么 请先了解此算法
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多媒体的数据压缩标准JPEG及JPEG2000
JPEG利用视觉特性，使用量化和无损压缩编码相结合来去除冗余， 是一种有损压缩算法。JPEG算法原理如图所示，编码时首先利用正向离散 余弦变换（DCT）将图像由空间域变换到频率域；然后使用加权函数对DCT 系统进行量化，此加权函数对于人的视觉系统是最佳的；最后利用霍夫曼变 长编码对量化系数进行熵编码。 译码或者解压缩过程是压缩编码过程的逆过程。
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多媒体会议系统的图像纠错编码原理如图所示。当进行纠错编码时， 图像数据被划分为493比特的数据分组，然后送入BCH纠错编码单元， 按照BCH（511，493）算法算出18比特的校验位。延时单元的作用是 补偿BCH编码所用的时间，使经编码输出的校验比特和相应的数据分 组对齐，然后两者复合起来送入多路利用单元。
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当需要对信源传输率进行较大程度压缩时，基于人类语音生成模型的参 数编码算法比波形编码更为合适。 对于人耳（20~20000Hz）的听觉对发声时频率位置、各频率分量的大 小比较敏感，但对信号在各频率点上的相位却不敏感，因此没有必要保持语 音信号的波形完全一致。参数编码的基本思想是利用具有12~16参数的语音 生成模型进行编码传输，接收方用这些参数合成出具有与原始语音接近的声 音。参数编码的缺点是激励部分参数估计的误差导致合成出的声音质量较 低，且伴有噪声。 混合编码结合波形编码的优点，既利用语音生成模型，通过对模型参量 进行编码，减小波形编码中被编码对象的动态范围或数目；又使编码产生接 近原始语音波形的合成语音，以保留说话人的各种自然特征，提高了合成语 音质量。 混合编码的典型算法主要有码激励线性预测编码，以及基于它的各种改 进算法。
7 7 1 (2i + 1)uπ (2 j + 1)vπ f (i, j ) = C (u )C (v) = ∑ F (u, v) cos cos ∑ 4 16 16 i =0 j =0
(2)量化。量化是对经FDCT变换后的频率系数进行量化，目的是减小非“0” 系数的幅度并增加“0”值系数的数量。量化是引起图像质量下降的最主要 的原因。 (3)Z形编排。量化后对DCT系数进行重新编排，其目的是增加连续的“0” 系数的数目，即“0”游程长度。编排的方法是按图所示的方法进行Z字形 排列。编排的结果是将一个8*8的矩阵变成一个1*64的矢量，频率较低的系 Page 11 数放在矢量的顶部。