第三章 数据压缩的基本技术
第三章 pacs中的图像压缩技术3
•3.1图像压缩编码方法及分类•3.2 图像编码的评价标准与图像质量和编码效率的评价•3.3 常见的图像编码方式3.3.1 统计编码3.3.2 预测编码3.3.3 变换编码•3.4PACS常用的图像压缩标准简介3.4.1 JPEG标准3.4.2 JPEG2000概述医学图像的描述，一般采用的是位图的方式，即逐点表示出各位置上的颜色、亮度等信息信息。
对单色图像只有亮度信息，称为灰阶(医学图像灰阶数目往往超过256）。
而对彩色图像多采用的是RGB三原色的方式表示,即一个点用红、绿、蓝个分量的值表示。
一般可以用三个矩阵分别表示三个RGB分量,也可以仅用一个矩阵表示整个图像，在这种情况下,矩阵中每一点是由三个值组成的。
为了保证临床诊断的准确性和可靠性,数字化医学图像的采集往往具有空间分辨率和量化精度高、数据量大的特点。
医学图像分辨率的典型值为2048像素×2048像素，甚至更高，其像素深度为8～16位/像素。
例如,胸部的X光片和乳腺的X光片一般需要达到50DPI(Dot Per Inch)的空间分辨率和4096级灰阶负分辨率,一幅这样的图像通常是2048×2048×12 bit的图像MRI等成像技术一般是在512像素×512像素的空间分辨分辨率、12位灰度级下对断层扫描图像信息进行数字化采集,每次采集40帧或80帧层位片,每帧图像为512点×512点,40帧总长约20 MB,80帧长40 MB。
打印机分辨率（DPI）•打印机的分辨率是指打印机在每英寸所能打印的点数（Dot Per Inch）即打印精度（DPI），这是衡量打印质量的一个重要标准，也是一个判断打印机分辨率的基本指标。
•一般的家庭用户和中小型办公用户使用的打印机的分辨率应至少达到300DPI——720DPI之间，但DPI指标不是越大越好。
为了保证临床诊断的准确性和可靠性,数字化医学图像的采集往往具有空间分辨率和量化精度高、数据量大的特点。
第三章 数据压缩的基本技术
3.2.2信源的相关性与序列熵的关系 平稳序列：序列中的各符号有相同的概率分布； 无记忆序列：序列中的各符号间为统计独立； 联合熵：又称序列熵，随机序列中包含两个符号X、Y， X、Y取自各自的离散信源，则新序列的平均信息量为
独立熵：离散信源X、Y如果统计独立，则H（X）、 H（Y）称为独立熵。 此时有：
逆DCT变换来重构原图像，不会引起明显误差，从而实 现数据压缩。
二维DCT变换
原图像 将基系数绝对值<10的分量置零 （DCT截断量化） 二维逆DCT变换 重构图像
图像清晰 （截断量化误差较小）
（数据压缩程度较小）
对DCT数据的截断量化示意图1
二维DCT变换
原图像 将基系数绝对值<100的分量置零 （DCT截断量化） 二维逆DCT变换 重构图像
•均匀量化（量化步长均匀）；
•最小均方误差量化（非均匀量化，可使均方误差量化最
小）；
•最小熵量化（使输出熵为最小值）； •自适应量化（自动动态选择切换到步长不同的某一组均 匀量化器）；
模数转换
模数转换，又称ADC（Analog-to-Digital Converter）， 是将连续变化的、平滑的模拟量转化成采用二进制（0，1） 编码的数字量的过程。
i m i a 2 i n 1
其中 ai－取值只有两个数码：0和1 2i－为二进制的权，基数为2 n 为整数位的个数、m 为小数位的个数 如（11011.101)2=1×24 +1×23 +0×22 +1×21 +1×20
+1×2－1+0×2-2 +1×2－3 =（27.625)10
i m i a 10 i n 1
其中: ai－称为数制的系数，表示第i位的数码，十进制 数码为0 ~ 9 十个数; 10 i－表示第i位的权值，10为基数，即采用数码的 个数; n 为整数位的个数、m 为小数位的个数;
大学IT 第三章 单项选择题
B.Enhance版
C.Release版
D.Upgrade版
03_001_005
有的软件是针对Windows系统开发的，而在Linux系统上可能无法运行，这属于( )问题。
A.软件兼容性
B.版本冲突
C.软件出错
D.硬件故障
03_001_006
C.100
D.65536
03_002_003
软件的体系结构中把软件分成( )两个层次。
A.系统和模块
B.模块和模块之间的调用关系
C.系统软件和应用软件
D.通用软件和专用软件
03_002_004
关于软件体系结构的层次模型，下面叙述正确的是( )。
A.每一层都提供服务给上一层，并作为下一层的客户
A. ####
B. #NUM！
C.#VALUE！
D.DIV/0！
03_003_011
关于压缩技术，下列说法正确的是( )。
A.压缩技术可以减少文件存储占用的空间，便于传输
B.图像和声音文件可以压缩，但视频文件不能压缩
C.数据压缩后的文件大小叫做压缩比
D.数据压缩有三种方式：磁盘压缩、文件压缩和控件压缩
在Word 2003中，下列关于表格操作的叙述中不正确的是( )。
A.不能将一个单元格拆分成多个单元格
B.可以将两张表格合并成一张表格
C.可以将表格加上实线边框
D.可以将表中两个单元格或多个单元格合并成一个单元格
03_003_004
Word 2003中，对字符间距的调整不包括( )。
以下说法不正确的是( )。
七年级上册信息技术新教材教案
七年级上册信息技术新教材教案全套第一章：信息技术概述一、教学目标1. 了解信息技术的概念和发展历程。
2. 掌握信息技术的应用领域和基本技术。
3. 理解信息技术对社会发展的影响。
二、教学内容1. 信息技术的定义和发展历程。
2. 信息技术的应用领域：互联网、大数据、等。
3. 信息技术的基本技术：计算机网络、数据压缩、加密等。
4. 信息技术对社会发展的影响：提高生产力、促进知识传播、改变生活方式等。
三、教学重点与难点1. 教学重点：信息技术的概念、应用领域和发展历程。
2. 教学难点：信息技术的基本技术和对社会发展的影响。
四、教学方法与手段1. 教学方法：讲授、案例分析、小组讨论。
2. 教学手段：多媒体课件、网络资源、教学软件。
五、教学过程1. 导入：通过生活中的信息技术应用实例，引起学生对信息技术的兴趣。
2. 讲解：讲解信息技术的定义、发展历程、应用领域和基本技术。
3. 案例分析：分析具体的信息技术应用案例，让学生深入了解信息技术的作用。
4. 小组讨论：分组讨论信息技术对社会发展的影响，分享讨论成果。
第二章：计算机基础知识一、教学目标1. 了解计算机的概念、发展和分类。
2. 掌握计算机硬件和软件的基本组成。
3. 学会使用计算机的基本操作。
二、教学内容1. 计算机的定义、发展和分类。
2. 计算机硬件：CPU、内存、硬盘等。
3. 计算机软件：系统软件、应用软件等。
4. 计算机的基本操作：开关机、使用输入设备、使用输出设备等。
三、教学重点与难点1. 教学重点：计算机的概念、发展和分类，计算机硬件和软件的基本组成。
2. 教学难点：计算机的基本操作。
四、教学方法与手段1. 教学方法：讲授、实践操作、小组合作。
2. 教学手段：多媒体课件、计算机设备、教学软件。
五、教学过程1. 导入：通过计算机的发展历程，引入本节课的内容。
2. 讲解：讲解计算机的概念、发展和分类，计算机硬件和软件的基本组成。
3. 实践操作：学生分组进行计算机基本操作的实践，教师指导。
第三章 数据压缩和信源编码
终端节（结）点上就可以得到即时码。
10:20
30
码 树
每个中间节点都正好有r 个分枝的树称为整树(满树)。
所有终端节点的阶数都相等的树为完全树。
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31
码 树
• 码树
– 表示各码字的构成
0 0 0 0 1 0 10 1 0 1 0 1 0
树根—码字的起点 分成r个树枝—码的进制数
1 0 0 1 1 0 0 1 2 0
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4
等长码 变长编码 哈夫曼码 香农码和费诺玛
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1
数据压缩和信源编码
为了实现高质量、高效率的通信，引入了信 源编码和信道编码。信源编码和信道编码主要需 要解决以下两个问题。
提高传输效率
增强通信的可靠性
10:20 2
编码、信源编码、信道编码
• 编码：将一定的符号，数字或字母按一定的要求编 成不同的序列，表示出一定的意义称为编码。 • 编码分为信源编码和信道编码，其中信源编码又 分为无失真信源编码和限失真信源编码。 无失真信源编码：适用于离散信源或数字信号。 限失真信源编码：主要用于连续信源或模拟信号， 如语音、图像等信号的数字处理。
10:20 7
信源编码
编码定理证明： （1）必存在一种编码方法，使代码的平均长度可 任意接近但不能低于符号熵 （2）达到这目标的途径，就是使概率与码长匹配。 说明： （1）无失真编码或可逆编码只适用于离散信源。 （2）对于连续信源，编成代码后就无法无失真地 恢复原来的连续值，因为后者的取值可有无限多 个。此时只能根据限失真编码定理进行限失真编 码 。
12
信源编码的分类
• 冗余度压缩编码: 是可逆压缩，经编译码后可以无失真地恢复。 基本途径：压缩信源的冗余度，即 1) 去除码符号间的相关性； 2) 使码符号等概分布。
第三章 数字电视视音频信号压缩编码技术
为帧内预测编码；三维预测与前面的帧有关，所以也称为帧 间预测编码。
二、 变换编码
变换编码也有变换、量化、编码三大过程：
1、离散余弦变换——DCT的基本思想
DCT变换是把空间域上的信号变换到 频率域上，使能量在空间域上分散分布的 原信号变换后能量在频率域上相对集中到 某些少数区域内，即将空间域上的信号样 值变换成频率域上的系数，经变换后的系 数按频率由低到高分布。
率为 p(xi )，且有 p(xi ) 1，则x1,x2,x3…xn所包含的 i 1
信息量分别为 log2 p(x1), log2 p(x2 ) log2 p(xn ) 。 于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平均
信息量为：
H(x) p(x1)log2 p(x1) p(x2)log2(x2)
⑵对每一块像块进行DCT变换。 ⑶对变换后的系数进行量化。 ⑷进行之字形扫描（读出）和零游程编码。
3、DCT压缩编码的过程为：
三、统计编码（熵编码）
统计编码是基于信号统计特性的编码技术。 基本原理：
按信源符号出现概率的不同分配以不同长
度的码字（bit数），概率大的分配以短的码字， 概率小的分配以长的码字。这样使最终的平均
三、压缩的途径及方法
1、行、场逆程不传送，在接收端重新形成。 2、亚奈奎斯特取样 fs＜2fm。使混叠分量与 亮度谱线交错。
3、采用高效编码――信源编码。去除电视信号 中的冗余。
3.3 常用的数字电视视频压缩编码技术
一、 预测编码
1、预测编码的基本原理 利用某种数学模式对以前已知的相关数据进
哈夫曼编码1952年Huffma...
第三章多媒体数据压缩3.1 数据压缩的基本原理和方法3.1 数据压缩的基本原理和方法•压缩的必要性音频、视频的数据量很大，如果不进行处理，计算机系统几乎无法对它进行存取和交换。
例如，一幅具有中等分辨率（640×480）的真彩色图像（24b/像素），它的数据量约为7.37Mb/帧，一个100MB（Byte）的硬盘只能存放约100帧图像。
若要达到每秒25帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量为184Mb，而且要求系统的数据传输率必须达到184Mb/s。
对于声音也是如此，若采用16b样值的PCM编码，采样速率选为44.1kHZ ，则双声道立体声声音每秒将有176KB的数据量。
3.1 数据压缩的基本原理和方法•视频、图像、声音有很大的压缩潜力信息论认为：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。
原始信源的数据存在着很多冗余度：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、听觉冗余等。
3.1.1 数据冗余的类型•空间冗余：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，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。
–一幅图象中同一种颜色不止一个象素点，若相邻的象素点的值相同，象素点间（水平、垂直）有冗余。
–当图象的一部分包含占主要地位的垂直的源对象时，相邻线间存在冗余。
3.1.1 数据冗余的类型•时间冗余：时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。
–音频的前后样值之间也同样有时间冗余。
–若图象稳定或只有轻微的改变，运动序列帧间存在冗余。
3.1.1 数据冗余的类型•信息熵冗余：信源编码时，当分配给第i 个码元类的比特数b （y i ）=-log p i ，才能使编码后单位数据量等于其信源熵，即达到其压缩极限。
但实际中各码元类的先验概率很难预知，比特分配不能达到最佳。
实际单位数据量d>H （S ），即存在信息冗余熵。
(完整)自考27108多媒体技术重点知识(更新第三版)
自考27108多媒体技术重点知识（更新第三版）第一章导论1.1多媒体与多媒体技术1.媒体：指人们日常所接触信息的表示或传播的载体。
2。
多媒体技术/多媒体计算技术：指使用计算机或者其他由微处理器控制的终端设备综合处理文本、声音、图形、图像、动画、视频等各种类型媒体信息的技术，其实质是通过进行数字化采集、获取、压缩/解压缩、编辑、存储等处理，再以单独或合成形式加以表现的一体化处理技术。
3。
多媒体技术的主要特性:多样性、集成性、交互性。
4。
集成性：一方面是指把单一的、零散的媒体有效的集成在一起，即信息载体的集成，它使计算机信息空间相对的得到完善，并能充分得以利用；另一方面,集成性还充分表现在多媒体系统硬件和软件实体的集成上。
5多样性:信息媒体的多样化，输入与输出的信息多样化和输入与输出信息的转换、处理。
6.交互性:为用户提供更加有效、灵活的控制和使用信息的手段,也为多媒体技术的应用开辟了更为广阔的空间.7.如何理解多媒体应用“1+1〉2"的系统特性:多媒体系统集成性是系统级的飞跃。
它把单一的、零散的媒体有效地集成在一起,即信息载体的集成，它使计算机信息空间相对地得到完善，并能充分得以利用.通过多媒体的集成性构造出支持广泛信息应用的信息系统，使得1+1〉2的特性在多媒体信息系统中得到充分的体现.8.多媒体应用技术的主要内容：①多媒体素材的制作与处理；②多媒体应用数据的集成技术与创作工具；③多媒体应用系统的设计开发方法;④多媒体应用系统的管理与维护技术。
9.多媒体计算技术中的关键技术：①音频、图像、视频等媒体数据压缩/解压缩技术;②多媒体专用芯片技术；③多媒体存储和检索技术;④多媒体输入输出技术；⑤多媒体系统软件技术;⑥多媒体网络及传输技术;数据压缩的技术指标:压缩比、恢复效果、标准化。
压缩比：指压缩过程中输入数据量与输出数据量之比。
10。
虚拟现实技术的主要特征:多感知性，临场感,交互性，自主性。
多模态数据的压缩与存储技术
多模态数据的压缩与存储技术第一章引言多模态数据是指包含不同类型数据的信息，如图像、音频、视频等。
随着信息技术的快速发展，多模态数据在各个领域中得到了广泛应用。
然而，多模态数据的存储和传输是一个挑战，因为不同类型的数据具有不同的特征和压缩需求。
为了有效地压缩和存储多模态数据，研究人员提出了各种压缩与存储技术。
本文将探讨这些技术，并分析其优势和局限性。
第二章多模态数据压缩技术2.1 图像压缩技术图像是最常见的一种多模态数据类型。
传统的图像压缩方法包括无损和有损两种方法。
无损方法通过减少冗余信息来实现图像的无失真压缩，如Huffman编码、LZW编码等。
有损方法通过牺牲一定程度上图像质量来实现更高程度上地压缩比率，如JPEG、JPEG2000等。
2.2 音频压缩技术音频是另一种常见的多模态数据类型。
为了实现音频文件在存储和传输过程中的高效率，研究人员提出了多种音频压缩技术。
其中，最常用的是MP3和AAC。
这些压缩算法通过减少音频中的冗余信息和人耳听觉特性来实现高压缩比率。
2.3 视频压缩技术视频是多模态数据中最复杂的一种类型。
视频数据包含了大量的图像帧和音频信息，因此需要更复杂的压缩算法来实现高效率的存储和传输。
常用的视频压缩标准包括MPEG-2、MPEG-4、H.264等。
第三章多模态数据存储技术3.1 存储介质选择多模态数据存储需要选择合适的介质来满足大容量、高速度、可靠性等要求。
目前常用的存储介质包括硬盘、固态硬盘（SSD）、磁带等。
不同介质具有不同特点，需要根据具体需求进行选择。
3.2 数据冗余消除为了提高存储效率，研究人员提出了各种冗余消除技术。
其中最常见的是去重技术，通过识别重复数据块并只保存一份来减少存储空间。
另外，还有压缩算法中的冗余消除技术，如JPEG中的DCT变换和Huffman编码。
3.3 数据索引与检索多模态数据存储需要高效的数据索引和检索方法。
常见的方法包括基于特征的索引、基于内容的索引、基于标签的索引等。
多媒体技术复习资料
多媒体技术基础第一章：多媒体技术概论1媒体：存储信息的实体；（多媒体）信息的载体。
2媒体的类型 :感觉媒体：直接作用于人的感官，使人直接产生感觉; 表示媒体：是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，即各种编码;显示媒体：是指感觉媒体与用于通信传输的电信号之间转换的一类媒体，即感觉媒体与计算机的界面。
又可分为两种：输入显示媒体和输出显示媒体;存储媒体：又称存储介质，保存表示媒体的介质;传输媒体：传输的物理载体，即用来将媒体从一处传送到另一处的物理载体。
3多媒体技术的定义:多媒体技术是利用计算机技术对多种信息进行综合处理、建立逻辑关系，集成为一个系统并具有交互性。
4多媒体的特征:多维化、集成性、交互性、数字化、实时性。
5多媒体技术所涉及的对象：文字和符号、矢量图形、位图图像对象、动画对象、音频对象视频对象。
6多媒体信息系统：开发系统、演示系统、培训系统、家庭系统7多媒体技术应用领域：教育（形象教学、模拟展示）、商业广告（特技合成、大型演示）、影视娱乐业（电影特技、变形效果）、医疗（远程诊断、远程手术）、旅游（景点介绍）、人工智能模拟（生物、人类智能模拟）。
8：相应习题见PPT。
第二章：多媒体硬件1 CD-ROM：构成: 激光驱动器、激光盘片；性质:只读属性 (不能写入，只能读出)、光学存储原理 (激光烧结)。
容量—— 650MB／74 min2CD-RW:性质：可读写属性 (CD-R盘片：追加写/读 CD-RW盘片：可读/擦写)、光学存储原理 (激光烧结)。
3DVD 标准 (Digital Versatile Disk)——采用MPEG-2压缩技术的标准，可存放488分钟影片、4.7GB～17GB的数据。
4 DVD规格：5 DVD的存储容量提高方法：第三章：多媒体数据压缩基础1数据压缩的必要性：图像信号：黑白480×360，8bit；大小是480 ×360÷1024=168.45KB 彩色大小是480 ×360×3÷1024=506.25KB；视频：PAL制每秒数据量506.25KB×25帧/秒=12.36MB/s。
第6讲—第三章 数据压缩技术(2)
变换编码原理 ● 变换编码 (Transform coding) 卡胡南·劳埃夫变换 卡胡南 劳埃夫变换 有损压缩编码， 图像数据)的压缩 有损压缩编码，用于对统计冗余 (图像数据 的压缩。 离散傅里叶变换 图像数据 的压缩。 离散余弦变换 WHT变换 变换
● 工作原理 然后在频域上对变换后的信号进行编码。在频域上， 然后在频域上对变换后的信号进行编码。在频域上， 信息是按照频谱的能量和频率分布进行排列的。 信息是按照频谱的能量和频率分布进行排列的。 统计编码原理
编码方法得到的代码为： 用RLE编码方法得到的代码为：80315084180。 编码方法得到的代码为 。 ● 编码特点 [1] 适合于拥有大面积相同颜色区域的图像 出现极限情况，即每个相邻的像素颜色均不相同， [2] 出现极限情况，即每个相邻的像素颜色均不相同，这时经过 RLE压缩出来的数据串会比原数据串长一倍 压缩出来的数据串会比原数据串长一倍
12
算术编码原理 ● 算术编码 —— 无损压缩编码，属于统计编码。 无损压缩编码，属于统计编码。 20世纪 年代由 世纪60年代由 提出， 世纪 年代由Elias提出，某些方面优于霍夫曼编码。因此， 提出 某些方面优于霍夫曼编码。因此， 标准的扩展系统中， 在JPEG标准的扩展系统中，算术编码已经取代了霍夫曼编码。 标准的扩展系统中 算术编码已经取代了霍夫曼编码。 ● 基本原理 将被编码的信息表示成实数轴上0和 之间的间隔 信息越长，间隔越小， 之间的间隔， 将被编码的信息表示成实数轴上 和1之间的间隔，信息越长，间隔越小， 表示这一间隔所需的二进制位数就越多。 表示这一间隔所需的二进制位数就越多。 ● 特点 1) 算术编码有基于概率统计的固定模式，也有相对灵活的自适应模式。 算术编码有基于概率统计的固定模式，也有相对灵活的自适应模式。 2) 自适应模式适用于不进行概率统计的场合。 自适应模式适用于不进行概率统计的场合。 3) 当信号源符号的出现概率接近时，算术编码的效率高于霍夫曼编码。 当信号源符号的出现概率接近时，算术编码的效率高于霍夫曼编码。 4) 算术编码的实现相应地比霍夫曼编码复杂，但在图像测试中表明， 算术编码的实现相应地比霍夫曼编码复杂，但在图像测试中表明， 算术编码效率比霍夫曼编码效率高5％左右。 算术编码效率比霍夫曼编码效率高 ％左右。
数据压缩软件的快速上手方法
数据压缩软件的快速上手方法第一章背景介绍现代社会，数据量愈发庞大，对数据的存储和传输提出了更高要求。
为了应对这一问题，数据压缩技术应运而生。
通过压缩数据，可以减少存储空间的使用量，提高数据的传输效率。
而为了方便用户使用数据压缩技术，各种数据压缩软件也应运而生。
本章将介绍数据压缩软件的快速上手方法。
第二章常用数据压缩软件目前市面上存在许多数据压缩软件，其中一些常用的软件包括WinRAR、7-Zip、WinZIP等。
这些软件基本上都能满足大部分用户的需求，且支持各种常见的压缩格式，如ZIP、RAR、7z等。
值得一提的是，WinRAR和7-Zip在压缩率方面相对较高，而WinZIP在安全性方面更有优势。
第三章 WinRAR的快速上手方法WinRAR是一款非常著名的压缩软件，它提供了简洁易用的界面和丰富的功能。
在使用WinRAR时，我们首先需要下载并安装软件。
接下来，我们可以通过右键菜单或直接打开软件来使用它。
在压缩文件时，我们可以选择将文件打包成RAR、ZIP等格式，还可以设置压缩率和密码保护等选项。
在解压缩时，我们只需要打开压缩文件，然后选择解压缩到指定的位置即可。
第四章 7-Zip的快速上手方法7-Zip是一款开源的压缩软件，它与WinRAR类似，提供了友好的用户界面和强大的功能。
在使用7-Zip时，我们首先需要下载并安装软件。
下载完成后，我们可以通过右键菜单或直接打开软件来使用。
在压缩文件时，我们可以选择将文件打包成7z、ZIP 等格式，还可以设置压缩级别和密码保护等选项。
在解压缩时，我们只需要打开压缩文件，然后选择解压缩到指定的位置即可。
第五章 WinZIP的快速上手方法WinZIP是一款历史较长的压缩软件，它在安全性和兼容性方面具有优势。
同样地，在使用WinZIP前，我们需要首先下载并安装软件。
安装完成后，我们可以通过右键菜单或直接打开软件来使用。
在压缩文件时，我们可以选择将文件打包成ZIP等格式，还可以设置压缩率和加密密码等选项。
信息论与编码第二版答案 (3)
信息论与编码第二版答案第一章：信息论基础1.问题：信息论的基本概念是什么？答案：信息论是一种数学理论，研究的是信息的表示、传输和处理。
它的基本概念包括：信息、信息的熵和信息的编码。
2.问题：什么是信息熵？答案：信息熵是信息的度量单位，表示信息的不确定度。
它的计算公式为H(X) = -ΣP(x) * log2(P(x))，其中P(x)表示事件x发生的概率。
3.问题：信息熵有什么特性？答案：信息熵具有以下特性：•信息熵的值越大，表示信息的不确定度越高；•信息熵的值越小，表示信息的不确定度越低；•信息熵的最小值为0，表示信息是确定的。
4.问题：信息熵与概率分布有什么关系？答案：信息熵与概率分布之间存在着直接的关系。
当概率分布均匀时，信息熵达到最大值；而当概率分布不均匀时，信息熵会减小。
第二章：数据压缩1.问题：数据压缩的目的是什么？答案：数据压缩的目的是通过消除冗余和重复信息，使数据占用更少的存储空间或传输更快。
2.问题：数据压缩的两种基本方法是什么？答案：数据压缩可以通过无损压缩和有损压缩两种方法来实现。
无损压缩是指压缩后的数据可以完全还原为原始数据；而有损压缩则是指压缩后的数据不完全还原为原始数据。
3.问题：信息压缩的度量单位是什么？答案：信息压缩的度量单位是比特（bit），表示信息的数量。
4.问题：哪些方法可以用于数据压缩？答案：数据压缩可以通过以下方法来实现：•无结构压缩方法：如霍夫曼编码、算术编码等；•有结构压缩方法：如词典编码、RLE编码等；•字典方法：如LZW、LZ77等。
第三章：信道容量1.问题：什么是信道容量？答案：信道容量是指在给定信噪比的条件下，信道传输的最大数据速率。
2.问题：信道容量的计算公式是什么？答案：信道容量的计算公式为C = W * log2(1 + S/N)，其中C表示信道容量，W表示信道带宽，S表示信号的平均功率，N表示噪声的平均功率。
3.问题：信道容量与信噪比有什么关系？答案：信道容量与信噪比成正比，信噪比越高，信道容量越大；反之，信噪比越低，信道容量越小。
黄杏元《地理信息系统概论》(第3版)章节题库-第三章至第四章【圣才出品】
第3章空间数据处理一、名词解释1．栅格数据压缩编码答：栅格数据压缩编码是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高传输、存储和处理效率的一种技术方法。
编码方式有键码、游程长度编码、块码和四叉树编码等。
其类型又有信息无损编码和信息有损编码之分。
2．边界代数算法答：边界代数算法是一种基于积分思想的矢量格式向栅格格式转换算法，它适合于将记录拓扑关系的多边形矢量数据转换为栅格结构。
它不是逐点判断与边界的关系完成转换，而是根据边界的拓扑信息，通过简单的加减代数运算将边界位置信息动态地赋给各栅格点，实现了矢量格式到栅格格式的高速转换，而不需要考虑边界与搜索轨迹之间的关系，因此算法简单、可靠性好，各边界弧段只被搜索一次，避免了重复计算。
3．DIME文件答：DIME文件是美国人口普查局在1980年的人口普查中提出的双重独立地图编码文件。
它含有调查获得的地理统计数据代码及大城市地区的界线的坐标值，提供了关于城市街道、住址范围以及与人口普查局的列表统计数据相关的地理统计代码的纲要图。
在1990年的人口普查中，TIGER取代了DIME文件。
4．空间数据内插答：空间数据内插是通过已知点或分区的数据，推求任意点或分区数据的方法。
在已观测点的区域内估算未观测点的数据的过程称为内插。
一般情况下，空间位置越靠近已观测点的未观测点越有可能获得与实际值相似的数据，而空间位置越远的点则获得与实际值相似的数据的可能性越小。
5．坐标变换答：坐标变换是把一个坐标系下的空间对象转换到另一个坐标系下的过程，是空间实体的位置描述。
其实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换，是空间数据处理的基本内容之一。
两个及以上的坐标转换时由极坐标相对参照确定维数空间。
6．仿射变换答：仿射变换是GIS数据处理中使用最多的一种几何纠正方法。
是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。
它的主要特性为：同时考虑到因地形突变而引起的实际比例尺在x和y方向上的变形，因此纠正后的坐标数据在不同方向上的长度比将发生变化。
第三章 多媒体信息的类型及其特征
像素点
8bit ( 28 = 256色 ) 16bit ( 216 = 65536色 ) 24bit ( 224 = 16M色 )
● 8位图像 ● 16位图像 ● 24位图像
量化位数：每个像素点记 录颜色所用二进制数的位数， 它决定了彩色图像中可出现的 最多颜色数。 分辨率：水平方向和垂直 方向的像素个数
二、图形、图像
11
图像(位图图像) 占用存储空间 表现内容 放大/缩小 计算机显示时间 颜色数 构成
图形(矢量图)
文件扩展名 主要应用举例
二、图形、图像
12
位图图像文件大小的计算公式（以字节为单位）：
文件字节数=水平分辨率×垂直分辨率×图像量化位数／8
例1：一幅像素为640×480的256色图像文件大小：
23
其他常用文件扩展名：
.rar .zip .exe 压缩文件 压缩文件 可执行文件
六、数据压缩技术
24
多媒体的大量使用可以加快和方便信息的交流，但各种媒体信息，特 别是动画和视频信息数据量非常大，要占用很大的存储空间。
为了便于加工和传输，就要对其进行数据压缩，传输到指定地点后再 还原。具体的压缩方法，对于不同的媒体来说会有不同的技术。
时序状态设计，最后在演播时这些对象在设计要求下实时组成完整的画面，并可以 实时变换，从而实时生成视觉动画。
四、动画
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常用动画编辑工具：
Flash (二维) 3D Max (三维)
常用动画文件扩展名：
.fla .swf .gif Flash文件 Flash动画文件 图形交换格式文件
五、视频
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视频具有时序性与丰富的信息内涵，由一系列的位图图像组成，常 用于交待事物的发展过程。视频非常类似于我们熟知的电影和电视，有 声有色，在多媒体中充当起重要的角色。
计算机软件的数据压缩与解压方法
计算机软件的数据压缩与解压方法第一章：引言计算机软件的数据压缩与解压方法是在信息技术领域中一个重要的研究方向。
数据压缩技术可以大幅减小数据存储和传输的成本，并且在互联网和移动通信等领域有着广泛的应用。
本章将介绍数据压缩与解压的基本概念和重要性。
第二章：数据压缩的基本概念2.1 数据压缩的定义和目标数据压缩是将原始数据转换为更紧凑表示形式的过程，以减小存储空间和传输带宽的需求。
数据压缩的目标是保持数据的尽可能高的完整性和质量，同时减少数据的体积。
2.2 数据压缩的分类数据压缩技术可以分为无损压缩和有损压缩两大类。
无损压缩是指在解压缩过程中能够完全恢复原始数据，而有损压缩则是无法完全恢复原始数据。
第三章：无损压缩方法3.1 字典压缩法字典压缩法是一种常见的无损压缩方法，它通过建立字符或字符串的字典来替代原始数据中重复出现的部分。
这种方法可以有效地减少存储和传输的数据量。
3.2 霍夫曼编码霍夫曼编码是一种基于概率模型的无损压缩方法，它通过将常用字符用较短的编码表示，而将不常用字符用较长的编码表示来减小数据的体积。
3.3 预测编码预测编码是一种根据数据的统计特征来进行压缩的方法。
它利用数据的前后相关性进行预测，并将预测误差进行编码表示，以减小数据的体积。
第四章：有损压缩方法4.1 小波变换小波变换是一种常用的有损压缩方法，它将信号分解为不同尺度的频率成分，并且可以根据需求舍弃高频成分以减小数据的体积。
4.2 奇异值分解奇异值分解是一种常见的矩阵分解方法，在图像和音频等领域有着重要的应用。
它通过保留最重要的奇异值来减小数据的体积，同时保持数据的局部特征。
第五章：数据解压方法5.1 无损解压方法无损解压方法是将压缩后的数据恢复为原始数据的过程。
根据压缩时所使用的方法，可以选择相应的解压方法进行数据的还原。
5.2 有损解压方法有损解压方法是将压缩后的数据近似地恢复为原始数据的过程。
有损压缩方法通常会导致数据的质量损失，解压时需要根据压缩时的策略来进行合适的恢复。
计算机一级理论题第三章
第三章多媒体技术应用第一部分1.A/D转换器的功能是将（B）。
A.声音转化为模拟量B.模拟量装华为数字量C.数字量转化为模拟量D.数字量和模拟量混合处理2.D/A转换器的功能是将（C）。
A.声音转化为模拟量B.模拟量转化为数字量C.数字量转化为模拟量D.数字量和模拟量混合处理3.在多媒体中，常用的标准采样频率为（A）。
A.44.1kHzB.88.2KhzC.20kHzD.10kHz4.(A)标准是用于视频影像和高保真声音的数据压缩标准。
A.MPEGB.PEGC.JPEGD.JPG5.在Windows中，录音机录制的声音文件的扩展名是（B）。
A.MIDB.WAVC.AVID.HTM6.（C）标准是静态数字图片数据压缩标准。
A.MPEGB.PEGC.JPEGD.JPG7.把连续的影视和声音信息经过压缩后，放到网络媒体服务器上，让用户边下载边收看，这种技术称作为（A）。
A.流媒体技术B.网络媒体传输技术C.媒体技术D.网络媒体技术8.（B）是流媒体技术的基础。
A.数据传输B.数据压缩C.数据储存D.数据运算9.通常所说的16位声卡意思是（B）。
A.声卡的数据和地址总线都是16位B.声卡采样后的量化位数是16位C.声卡中信号处理时数据长度是16位D.声卡采用16位的ISA接口10.多媒体计算机在对声音信息进行处理时，必须配置的设备是（C）。
A.扫描机B.彩色打印机C.音频卡D.数码相机11.以下（C）不是计算机中使用的声音文件格式。
A.WAVB.MP3C.TIFD. MID12. 以下（A）文件是视频影像文件格式。
A.MPEGB.MP3C.MIDD.GIF13.在“录音机”窗口中，要提高放音音量，应用（B）菜单中的命令。
A.文件B.效果C.编辑D.选项14.立体声双声道采样率为44.1kHz，量化位数为8位，一分钟这样的音乐所需要的存储量可按（C）公式计算。
A.44.1*1000*16*2*60/8字节B.44.1*1000*8*2*60/16字节C.44.1*1000*8*2*60/8字节D.44.1*1000*16*2*60/16字节15.以下叙述错误的是（D）。
2023年多媒体技术基础形成性考核册答案
多媒体技术基础课程作业（计算机专科）第一次作业（共100分）第一章多媒体技术概论一、填空题（每空1分, 共10分）1.文本、声音、图形、图像和动画等信息的载体中的两个或多个的组合构成了多媒体。
2.多媒体系统是指运用计算机技术和数字通讯网技术来解决和控制多媒体信息的系统。
3.多媒体技术具有集成性、实时性、交互性和高质量等特性。
4.计算机网络是现代通信技术和计算机技术结合的产物。
二、单项选择题（每题1分, 共5分）1.请根据多媒体的特性判断以下属于多媒体范畴的是（）。
（1）交互式视频游戏（2）有声图书（3）彩色画报（4）彩色电视A. 仅（1）B.（1）（2）C.（1）（2）（3）D.所有2.下列属于是多媒体技术发展方向的是（）。
（1）高分辨率, 提高显示质量（2）高速度化, 缩短解决时间（3）简朴化, 便于操作（4）智能化, 提高信息辨认能力A. （1）（2）（3）B.（1）（2）（4）C.（1）（3）（4）D.所有3.最早用图形用户接口（GUI）取代计算机用户接口（CUI）的公司是（）。
A.美国无线电公司RCAB.美国Commodore公司C.美国Apple公司D.荷兰Philips公司4.多媒体技术应用的关键问题是（）。
（1）建立技术标准（2）压缩编码和解压（3）提高开发质量（4）减少多媒体产品的成本A.仅（1）B.（1）（4）C.（2）（4）D.所有5.多媒体的核心系统在多媒体计算机系统的层次结构中的位置是（）。
A. 在多媒体I/O控制及接口层与创作系统之间B. 在创作系统与应用系统之间C. 在计算机硬件与多媒体实时压缩/解压缩之间D. 在最顶层三、简答题（14分）1.（4分）促进多媒体技术发展的关键技术有哪些？答：促进多媒体技术发展的关键技术是（1）CD-ROM解决了多媒体信息的存储问题；（2）高速计算机网络可以传送多媒体信息；（3）高速位解决技术、专用集成电路技术和亚微米集成电路技术的发展, 为多媒体技术提供了高速解决的硬件环境；（4）多媒体压缩技术、人机交互技术和分布式解决技术的出现促进了多媒体系统的产生与发展。
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3.5.2 序列图像中运动矢量的估值
运动补偿预测编码，是一种主要用于动态图像的压缩的预测编
码。动态图像是由一系列视频帧组成 , 帧与帧之间可能存在着瞬时
冗余, 这种瞬时冗余主要是由静态背景前的运动物体或摄像机的移 动引起的。运动补偿预测编码主要通过帧间编码来压缩时间冗余信 息。 其基本原理如下: ① 在视频帧序列中设置参考帧（I帧）, 且第1帧总是参考帧。 ② 对于当前的编码帧, 首先在该帧的前帧和/或后帧（参照帧） 中寻找与该帧的一个图像块相匹配的图像块（匹配块），按照
第3章 数据压缩的基本技术
3换编码 3.9量化 3.10熵编码
3.1 概述
数据压缩处理一般由两个过程组成: 一是编码过程, 即对原始数据进行编码压缩, 以便存储和传输; 二是解 码过程, 即对压缩的数据进行解压 , 恢复成可用的数据。 根据解压后数据的保真度, 数据压缩技术可分为无损压 缩编码和有损压缩编码两大类。 无损压缩编码是指 解码后的数据与原始数据完全相同, 无任何偏差。这种 编码通常基于信息熵原理, 常用的编码有哈夫曼编码、 算术编码、 行程编码等。它的压缩比通常比较低, 一般 在 2∶1 ～ 5∶1 。主要用于要求数据无损压缩存储和传 输的场合, 如传真机、文本文件传输等。
3.2.2信源的相关性与序列熵的关系 平稳序列：序列中的各符号有相同的概率分布； 无记忆序列：序列中的各符号间为统计独立； 联合熵：又称序列熵，随机序列中包含两个符号X、Y， X、Y取自各自的离散信源，则新序列的平均信息量为
独立熵：离散信源X、Y如果统计独立，则H（X）、 H（Y）称为独立熵。 此时有：
频数据的压缩。
多媒体信息编码技术主要侧重于有损压缩编码的研
究。 经过多年的研究与开发, 已经出台了一系列有关的
国际标准。其中, 最著名的是国际标准组织（ISO）制
定的JPEG和MPEG。JPEG是静止图像的压缩标准, 其
压缩比可达 40∶1 。 MPEG （ MPEG-1 、 MPEG-2 及 MPEG-4 ）是动态图像的压缩标准 , 采用 MPEG-2标准 对NTSC质量视频进行压缩后 , 网络带宽需求可降低到 3.36 Mb/s。 其它的标准还有国际电信联合会（ITU） 制定的用于可视电话、 会议电视的 H.261和H.263; 用 于音频的G.711、 G.721、 G.728等。
式3-47、3-48、3-49，进行块匹配计算。
帧内编码
帧间 预测编码
③ 如果找到这样的匹配块, 则进行下列计算:
·当前块的块亮度值与参照帧中对应块（称参照块）的块亮
度值之间的差值信号; （背景差） ·当前块相对于参照块在x和y两个方向上的运动向量值, 表 示该块在x和y方向上的平移。 通过定义一个搜索域来限制x和y 方向上的搜索范围, 以降低运动信息的开销; （运动估值）
几种常用的压缩编码方法
•（差分）预测编码 •（离散余弦）正交变换编码 •量化编码
•熵编码
3.5预测编码
3.5.1 差分脉冲编码调制
差分信息 （通过预测和差分，将x(n)转化成差分信 息e(n),降低了信息冗余，实现压缩）
x ( n)
ˆ (n) e(n) x(n) x
ˆ ( n) x
ˆ ( n) x
给定X的条件下，Y所具有的熵，称为条件熵
•联合熵与条件熵的关系： 互信息：无条件熵和条件熵之差，反映两个事件之间的 相关性。
互信息越小，两个事件的相关性越小，当统计独立时， 联合熵为独立熵之和，联合熵达到最大值。
应用意义： •数据压缩的一个基本途径就是去除信源符号之间的 相关性，尽可能使得信源符号统计独立，使序列成为 无记忆序列。 •无记忆序列有最大的联合熵，保证每个符号所独立携带 的信息量最大，传送相同的信息量所需要的序列长度越短， 从而达到数据压缩的目的。 •最大离散熵定理，告诉我们，在等概率情况下，离散平稳 无记忆信源的单个符号有最大熵，数据压缩的另一途径是 改变离散信源的概率分布，比如：霍夫曼编码；
3.2数据压缩的理论依据
离散信源X：信息源所产生的符号取自某一离散集合。
每个符号的信息量I：指符号si出现的概率，I是随机变量；
熵（H）：各个符号信息量 I 的统计平均，是从统计平均的 角度反映信源的一个总体特征
•符号出现之前，熵表示符号出现的平均不肯定性； •符号出现之后，熵表示接收一个符号所得到的平均信息量； •各符号出现的概率分布不同，信源的熵也不同； 最大离散熵定理 当信源符号出现的概率相等时，信源具有最大熵，每个 符号携带的平均信息量最大。 •最大离散熵定理，在熵编码时，可以确保每个符号携带 最大的信息量。
线性预测器：
图 2.2 DPCM编码、解码器原理框图
原信息值
差分值
有限的几个 初始值
预测值
•其中，e(n)<<x(n)，实现数据幅值方面的压缩； •信道只传送：差分值与有限的几个初始值； 信息发送端的预测与差分的示意图
重建的信息值 接收到的 差分值
接收到的 初始值
重建的预测值
•有限的几个初始值，用于重建预测值； 信息接收端的信息重建的示意图
有损压缩编码是指解码后的数据与原始数据相比
有一定的偏差 , 但仍可保持一定的视听质量和效果。
它主要是在保持一定保真度下对数据进行压缩 , 其压
缩比可达100∶1。 压缩比愈高, 其解压缩后的视、 音
频质量就愈低。编码方法有：基于线性预测原理的预 测编码、基于分量量化的量化编码、基于正交变换原 理的正交变换编码、基于分层处理的分层编码以及基 于频带分割原理的子带编码等。主要用于对音频和视
·用差值信号和运动向量值来表示参照块与所预测块之间的
误差, 称为预测误差。
这时, 只需对当前块的预测误差（运动向量值、差值信号）
进行编码, 不必对当前块的图像进行编码, 以压缩时间冗余信息。
④ 如果找不到这样的匹配块, 则必须进行帧内编码, 即对当 前块的图像进行编码。 运动补偿预测编码可分成下列三种方式: ① 单向运动补偿预测: 只使用前参照帧或后参照帧之一进 行预测。 ② 双向运动补偿预测: 使用前、 后两个帧作为参照帧来计 算各块的运动向量, 最后只选择具有最小匹配误差的参照帧相