多媒体作业及答案

第一二次作业

1、简要说明多媒体信息数据流的基本特征，列表分析之。

2、详细说明多媒体信息传输对网络性能指标的要求，并说明网络延时与速度的不稳定性对多媒体通信质量的影响结果。

3、简述多媒体数据库与一般数据库的主要差异。

4、多媒体通信中为什么需要进行图象、视频与音频的压缩编码，请说明原因1、

2

不稳定性对多媒体通信质量的影响结果。

答：多媒体通信对网络性能指标的要求可以用吞吐量、可靠性（差错）和延迟等参数来描述。

A吞吐量需求：与网络传输速率，接收端缓冲容量以及数据流量有关。由于要保证传输信息时不引起端到端的延迟和分组的丢失，因此要求有足够高的传输带宽；为了接收源源不断的多媒体信息，防止信息溢出，造成分组丢失，要求有大

的缓冲容量；对流量的需求，网络的有效带宽必须大于或等于所有这些数据流传输速率的总和。

B可靠性需求：由于人感知能力限制，我们的视觉听觉很难分辨和感觉图像或声音本身微小的差异，因此多媒体应用允许网络传输中存在一定程度的错误，可靠性的精确表示是很困难的，但实践知道，音频比视频的可靠性需求高。

C延迟需求：多媒体信息流中包含有音频和视频流，并且它们之间存在着时间关系，即流内和流间同步关系，在理想情况下要求以最小的延迟来传输音频流和视频流，并且能够同时到达，这样才能保证同步地播放，这样就必须将延迟限制在很小的范围内，否则将会影响同步的质量。

网络的延时与速度的不稳定性可能导致传输音频流和视频流不能够同步地到达相应的演示设备上，不能够同步地播放，导致声音和画面不能够匹配，不能达到观看的效果

3、简述多媒体数据库与一般数据库的主要差异。

答：一般数据库的主要特点有实现数据共享，减少数据的冗余度，数据的独立性，数据实现集中控制等等。而多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术结合的产物。多媒体数据库不是对现有的数据进行界面上的包装，而是从多媒体数据与信息本身的特性出发，考虑将其引入到数据库中之后而带来的有关问题。多媒体数据库要解决三个难题。第一是信息媒体的多样化，不仅仅是数值数据和字符数据，要扩大到多媒体数据的存储、组织、使用和管理。第二要解决多媒体数据集成或表现集成，实现多媒体数据之间的交叉调用和融合，集成粒度越细，多媒体一体化表现才越强，应用的价值也才越大。第三是多媒体数据与人之间的交互性。没有交互性就没有多媒体，要改变传统数据库查询的被动性，能以多媒体方式主动表现。

4.多媒体通信中为什么需要进行图象、视频与音频的压缩编码，请说明原因。答：由于连续媒体信息源所产生的实时数据非常大。如果直接进行传输或者存储，则会对网络带宽和存储空间带来很大的负担。因此，多媒体数据在传输或者存储之前，先进行压缩处理，传送到目的地后再解压播放出来。而多媒体压缩编码主要侧重有损压缩编码，且这仍可保持一定的视听质量和效果。它主要利用人的视，听觉特性，在保持一定保真度下对数据进行压缩。而且信息一般都包含有一定的冗余度，压缩后传输不影响传输信息的质量。如果不压缩就进行传输，会占用很大的带宽，而带宽资源是有限的，这样势必会浪费资源。因此多媒体通信中需要进行图象、视频与音频的压缩编码。

第三次作业

1、简述煽编码的基本原理，举出几个煽编码方法的实例。

2、简述预测编码的基本原理，进一步说明自适应预测编码改善压缩性能的原因。

3、为什么变换编码可以对图象数据进行压缩。

1、简述熵编码的基本原理，举出几个煽编码方法的实例。

答：基本原理：根据信息论的原理，可以找到最佳数据压缩编码的方法，数据压缩的理论极限是信息熵。如果要求编码过程中不丢失信息量，即要求保存信息熵，这种信息保持编码叫熵编码，是根据消息出现概率的分布特性而进行的，是无损数据压缩编码。

在这个技术中一段文字中的每个字母被一段不同长度的比特(Bit)所代替。与此相对的是LZ77或者LZ78等数据压缩方法，在这些方法中原文的一段字母列被其它字母取代。要使得所有的字母可以在压缩后互相区别需要一定数量的比特，因此每个字母被取代的比特数不能无限小。每个字母按照其出现的可能性所获得的最佳比特数取决于熵。归纳成一句话，就是出现概率较大的符号赋予一个短码字，而概率比较小的赋予一个长码字，从而使得最终的平均码长很小。

实例：LHA首先使用LZ编码，然后将其结果进行熵编码。Zip和Bzip的最后一级编码也是熵编码。常用方法：行程编码，哈夫曼编码和算术编码。

2、简述预测编码的基本原理，进一步说明自适应预测编码改善压缩性能的原因。

答：基本原理：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。可分为帧内预测和帧内预测。

改善压缩性能的原因：自适应预测，顾名思意就是能够自动适应确定应该采用哪组预测参数。为了减少计算工作量，预测参数仍采用固定的，但此时有多组预测参数可供选择，这些预测参数根据常见的信源特征求得。编码时具体采用哪组预测参数需根据特征来自适应地确定。

为了自适应地选择最佳参数，通常将信源数据分区间编码，编码时自动地选择一组预测参数，使该实际值与预测值的均方误差最小。随着编码区间的不同，预测参数自适应地变化，以达到准最佳预测。预测参数的最佳化依赖信源的特征，要得到最佳预测参数显然是一件繁琐的工作。而采用固定的预测参数往往又得不到较好的性能。所以为了能使性能较佳，又不致于有太大的工作量，可以采用自适应预测，即自适应预测编码会改善压缩性能。

3、为什么变换编码可以对图象数据进行压缩。

答：因为：变换编码不直接对空间域图像数据进行编码，而是首先将空间域图像数据映射变换到另一个正交向量空间，得到一组变换系数，然后对这些变换系数进行量化、编码、传输，比如将时域信号变换到频域，因为声音、图像大部分信号都是低频信号，在频域中信号的能量较集中，再进行采样、编码，肯定能够压缩数据。因为对变换系数进行压缩编码，往往比直接对图像数据本身进行压缩更