数字媒体压缩技术共57页
数字媒体技术PPT课件
绘制
(Rendering)
(Image Synthesis)
景物 的视图ຫໍສະໝຸດ (1) 建模(2) 绘制
第7讲 数字媒体技术 28
景物的造型(建模)方法:几何造型
造型(Modelling)——在计算机中表示景物结构、 形状和外观的方法和技术。
造型技术之一:几何造型
使用基本的几何元素(如 平面、曲面、立方体、 多面体、圆柱、圆球、 圆锥等),借助于“并”、 “差”、“交”等运算 来描述物体的结构与形 状
BMP
不压缩
TIF RLE,LZW(字典编码)
性质
无损 无损
GIF
LZW
无损
JPEG DCT(离散余弦变换), 大多数为
Huffman编码
有损
JP2 小波变换,算术编码 无损/有损
典型应用
Windows应用程序 桌面出版
因特网 因特网,数码相机等
医学应用等
开发公司(组织)
Microsoft Aldus, Microsoft CompuServe ISO/IEC
图像数据压缩的两种类型:
无损压缩:用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差 有损压缩:用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差
压缩编码方法的评价 压缩倍数的高低(压缩比)
重建图像的质量(有损压缩时) 压缩算法的复杂程度
第7讲 数字媒体技术 7
数字图像的常用文件格式
常用的图像文件格式有:
名称 压缩编码算法
第7讲 数字媒体技术 29
交互式网格造型
借助3D Modeling软件,编辑网格形状
Demo Demo 2
第7讲 数字媒体技术 30
测量造型
使用三维激光扫描技术,将复杂
多媒体通信的数字视频压缩技术
汇报人: 2024-01-02
目录
• 数字视频压缩技术概述 • 数字视频压缩技术原理 • 数字视频压缩技术的应用 • 数字视频压缩技术的挑战与前
景 • 数字视频压缩技术的实际案例
01
数字视频压缩技术概述
视频压缩的必要性
01
02
03
视频数据量大
未经压缩的视频数据量巨 大,占用大量存储空间和 传输带宽。
未来视频压缩技术的研究方向
新算法的探索
01
研究和开发更高效、更稳定的视频压缩算法,提高压缩效率和
图像质量。
联合编码与传输
02
研究如何通过联合编码和传输技术,进一步提高视频压缩的效
率和实时性。
跨媒体融合
03
探索如何将视频压缩技术与其他媒体压缩技术进行融合,以适
应多媒体通信的多样化需求。源自05数字视频压缩技术的实际案例
H.264视频压缩标准的应用
1 2
应用领域
H.264,也称为MPEG-4 Part 10,广泛应用于 视频通话、流媒体服务、数字电视和蓝光光盘等 。
优势
相比之前的标准,H.264提供了更高的压缩效率 和更好的图像质量,特别是在低比特率下。
3
挑战
虽然H.264提供了优秀的压缩性能,但它的专利 授权模式可能对某些应用造成困扰。
H.265视频压缩标准的前景与挑战
前景
H.265,也称为HEVC,预计 将逐渐取代H.264,因为它提
供了更高的压缩效率,能在 相同的图像质量下减少50%
的数据传输需求。
应用领域
H.265适用于高清和超高清视 频,如4K和8K分辨率。
挑战
尽管H.265具有显著的优势, 但其编码复杂性较高,对硬 件和软件资源的需求也更大 。
多媒体数据压缩技术ppt课件
多媒体数据压缩技术
• PCM是概念上最简单、理论上最完善的编 码系统,是最早研制成功、使用最为广泛 的编码系统,它仅仅是对输入信号进行采 样和量化,但也是数据量最大的编码系统
• 下图中的“防失真滤波器”是一个低通滤 波器,用来滤除声音频带以外的信号; “波形编码器”可暂时理解为“采样器”, “量化器”可理解为“量化阶大小(stepsize)”生成器或者称为“量化间隔”生成 器。
• 利用子带编码达到既压缩声音数据又尽可 能保留声音原有质量的目的。
• 这种方法的具体思想是首先把时域中的声 音数据变换到频域中的多个子带当中,对 每个子带里的信号分别进行量化和编码, 根据心理声学模型确定样本的精度,从而 达到压缩数据量的目的。
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SLIDE 16
③ 层3的编码器最为复杂,编码器的输出数 据率为64 kb/s,广泛用于INTERNET传播。
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SLIDE 14
音频压缩标准
• MPEG-1 Audio (ISO/IEC 11172-3)压缩算 法是世界上第一个高保真声音数据压缩国 际标准,并且得到了极其广泛的应用。虽 然MPEG声音标准是MPEG标准的一部分,但 它也完全可以独立应用。数据的输入/输 出图如下:
SLIDE 1
频域分析
信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小,能够 提供比时域信号波形更直观,丰富的信息。
幅值
时域分析
频域分析
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SLIDE 2
频域分析
时域和频域的 对应关系
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多媒体数据压缩技术1
人对原始资料表达的信息造成误解。
有损压缩适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。例如,图 像和声音的压缩就可以采用有损压缩,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。
步骤3:令 n = n +1,读下一个符号。假设第 n 个输入符号为 xn = ai ,按照以 前的步骤把这个间隔分成子间隔 In;并令 L = In ,R = rn 和 dn= rn - ln, 转步骤2。
2021/2/27 第 21 页
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算法描述
第四章 多媒体数据压缩技术
❖ 编码过程:
即算从“根”到“叶”的边码序列,得到某字符的编码。
1.0000
1
A : “0”
2021/2/27 第 14 页
0.6154
0
0
1
0.3334
0
1
0.2820
0
1
0.3846
0.1795
0.1539
0.1538
0.1282
A
B
C
D
E
B : “100” C : “101” D : “110” E : “111”
分配的代码
0 100 101 110 111
需要的位数
15 21 18 18 15
1. 从下到上按贪心策略进行选择来构建 二进制编码树。
2. 在进行编码树遍历时规定连接“左” 子数的边码为“0”,右子树的码为 “1”。反过来也可以。
多媒体数据压缩编码技术ppt课件
(1)信源符号按概率大小顺序排列,按逆次 序分配码字的长度。
(2)出现概率最小的两个符号概率相加合成 一个新概率。
(3) 将合成概率看成一个新组合符号概率, 重复上述做法,直到最后只剩下两个符号 概率为止。
(4) 反过来逐步向前编码,每层有两个分 支,分别赋予0和1,构成Huffman码字。
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2
多媒体数据压缩的可能性
• 空间冗余 • 时间冗余 • 结构冗余 • 知识冗余 • 视觉冗余 • 图像区域的相同性冗余 • 纹理的统计冗余
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3
多媒体数据压缩方法的分类
按压缩方法分:(根据质量) (1) 有损压缩 (2) 无损压缩
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4
按压缩方法分: (1) 脉冲编码调制 (2) 预测编码 (3) 变换编码 (4) 统计编码 (5) 混合编码
10
哈夫曼编码
• 变字长编码定理:最佳编码定理
在变字长编码中,对于出现概率大的信 息符号,编以短字长的码,对于出现概 率小的信息符号编以长字长的码,如 果码字长度严格按照符号概率的大小 的相反顺序排列,则平均码字长一定 小于按任何其他符号顺序排列方式得 到的码字长度。
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11
哈夫曼编码步骤
运动补偿方法是跟踪画面内的运动情况 对其加以补偿之后再进行帧间预测。
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22
预测编码方法的特点
• 算法简单,速度快,易于硬件实现 • 编码压缩比不太高 • 误码易于扩散,抗干扰能力差
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4.5.1 变换编码
• 变换编码是进行一种函数变换,映射 变换从信号域变换到另一个信号域。
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5
多媒体数据压缩技术_图文
第5章多媒体数据压缩技术本章要点:● 多媒体数据压缩技术概述● 量化● 统计编码● 变换编码● 数据压缩编码国际标准5.1 多媒体数据压缩技术概述(必要、可行、分类)5.1.1 多媒体数据压缩编码的必要性由于多媒体元素种类繁多、构成复杂,使得数字计算机面临的是数值、音乐、动画、静态图像和电视视频图像等多种媒体元素,且要将它们在模拟量和数字量之间进行自由转换、信息吞吐、存储和传输。
目前,虚拟现实技术还要实现逼真的三维空间、3D立体声效果和在实境中进行仿真交互,带来的突出问题就是媒体元素数字化后数据量大得惊人,解决这一问题,单纯靠扩大存储器容量、增加通信干线传输率的办法是不现实的。
通过数据压缩技术可大大降低数据量,以压缩形式存储和传输,既节约了存储空间,又提高了通信干线的传输效率,同时也使计算机得以实时处理音频、视频信息,保证播放出高质量的视频和音频节目。
5.1.2 多媒体数据压缩的可能性安特尼·科罗威尔[意]意大利 1975年,300公斤分析冗余?图像数据压缩技术就是研究如何利用图像数据的冗余性来减少图像数据量的方法。
下面是常见的一些图像数据冗余:(1)空间冗余:是由于基于离散像素采样的方法不能表示物体颜色之间的空间连惯性导致的;(2)时间冗余:就是对于象电视图像、动画等序列图片,当其中物体有位移时,后一帧的数据与前一帧的数据有许多相同的地方;(3)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;(4)知识冗余:对于图像中重复出现的部分,我们可构造其基本模型,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,从而可大大减少数据量;(5)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;6.1.3 多媒体数据压缩方法的分类1.有损与无损压缩:第一种分类方法是根据解码后数据是否能够完全无丢失地恢复原始数据,可分为:1)无损压缩:也称可逆压缩、无失真编码、熵编码等。
数字化和多媒体技术-数据压缩的概念.ppt
-----数据压缩
多媒体文件的概念
----是指实现声音、图形、图像和影像等多种媒 体的集成应用文件,主要包括音频文件、图 像文件和视频文件。
特点:文件大
数据压缩的概念
►数据压缩是通过数学运算将原来较大的文件 变为较小文件的数字处理技术
►数据解压缩是把压缩数据还原成原始数据或 与原始数据相近的数据的技术。
WINRAR
►生成rar压缩文件
压缩软件性能分析
►Winzip:速度快,兼容性高,但压缩比小 ►WinAce :支持格式多,对bmp、ie文件
压缩率高,稳定,但速度慢 ►ARJ32:速度相当快,但压缩比不如其
它软件 ►Winrar:综合性能好
不同格式的文件压缩方案 --多媒体文件(一)
1.音频文件
不同格式的文件压缩方案 --多媒体文件(二)
► 2.图像文件
(1)图像文件的主要格式有bmp、gif、tif、png、jpg、icl、 JPC、JP2、ico等
文件格式 bmp(源文件) png
gif
jpg
文件大小 1,440,054字节 137,255字节
压缩率(%) 0.00
90.47
146,439字节 64,830字 节
等。
文件格式 DAT(源文件)
rm
avi(MPEG4)
文件大小 48,829,916 字节 15,436,339 字节 13,633,024 字节
压缩率 (%)
0
68.39
72.08
(2)转换工具:豪杰视频通、金山影霸 视频转换器、WinMPG Video Convert、EO Video等
不同格式的文件压缩方案 --可执行文件
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。
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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。
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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
25第八章 数字媒体压缩技术课件
• 此算法的一个改进算法是由Storer和 Szymanski在1982年开发的,称为LZSS算 法。
• LZ77 算法在某种意义上又可以称为“滑 动窗口压缩”,该算法将一个虚拟的、 可以跟随压缩进程滑动的窗口作为词典 ,要压缩的字符串如果在该窗口中出现 ,则输出其出现位置和长度。
• 其中:P(xj) 是信源X发出xj的概率,L(xj) 为xj的编码长。
数字媒体技术导论
信息熵(续) • 平均码长与信息熵之间的关系为:
– Lc≥H(X) 有冗余,不是最佳。 – Lc < H(X)不可能。 – Lc = H(X)最佳编码( Lc稍大于H(X) )
• 熵值为平均码长Lc的下限。
数字媒体技术导论
格式输出,其中Pointer是指向窗口中匹配串 的指针,Length表示匹配字符的长度, Characters是前向缓冲存储器中的不匹配的第 1个符。 (4)如果前向缓冲存储器不是空的,则把编码 位置和窗口向前移(Length+1)个字符,然后返 回到步骤(2)。
数字媒体技术导论
8.2.4.2 LZW算法
• LZW压缩算法是一种新颖的压缩方法,它 采用了一种先进的串表压缩,将每个第 一次出现的串放在一个串表中,用一个 数字来表示串,压缩文件只存贮数字, 则不存贮串,从而使图像文件的压缩效 率得到较大的提高。
• LZW编码是围绕称为词典的转换表来完成 的。
数字媒体技术导论
LZW算法中的术语和符号
1. 前缀(Prefix): 在一个字符之前的字符序列。 2. 缀-符串(String):前缀+字符。 3. 码字(Code word):码字流中的基本数据单元,代表词典中的一
多媒体数据压缩技术
哈夫曼编码一般过程如下:
1. 把事件(消息)按出现的概率由大到小 排成一个序列。如P(1)>P(2)>P(3)>…> P(Sm-1)>P(Sm) ,即将信息源事件按概率 递减顺序排列。
2. 把其中两个最小的概率P(Sm-1) ,P(Sm)
挑出来,且将事件“1”赋给其中最小的,即
P(Sm)→1 ; 事 件 “ 0” 赋 给 另 一 稍 大 的 即
27
第4章 数字音频、视频信号的压缩
4.1压缩编码基础
4.1.1莫尔斯码
讨论: (1)要用固定码长方式则需要25 =32,即5bit来表示。 (2)莫尔斯码编码规律:先找出统计规律,然后对出现概率
大的用短码,反之用长码。 (3)压缩对信息质量的影响: 而这种压缩对于信息无任何损坏,
属无损压缩。
28
图像和视频压缩方法
无失真压缩
有失真压缩
哈夫曼编码 行程编码 算术编码 LZW编码
预测编码 运动补偿
变换编码 DCT编码 小波变换 子带编码
模型编码 分形编码
混合编码 JPEG MPEG H. 261
15
行程(游程) RLE 编码技术
行程编码主要思路是用编码器不断比较信 息源符号相邻元素值的变化幅度,一旦发现 有明显的变化,就开始一个行程。编码器检 测每一个行程起点位置开始的多次重复的比 特或者字符序列,然后将一个相同值的连续 串出现次数作为行程长度,并将行程长度转 换成代码,再取用信息源符号的一个代表值 作为代码,这种编码称为行程编码,或称游 程编码,常用RLE表示。
29
LZW编码示例
例如:现有来源于二色系统的图像数据源(假 设数据以字符串表示):aabbbaabb,试对其
进行LZW编码及解码。
多媒体数据压缩的基本技术共69页文档
16、业余生活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
多媒体数据压缩的基本技术
6、法律的基础有两个,而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
ENDห้องสมุดไป่ตู้