多媒体数据压缩编码介绍

1.空间冗余—— 规则物体的物理相关性
2.时间冗余—— 视频、动画前后画面间的相关 性
3.结构冗余—— 规则纹理、相互重叠的结构表面
4. 视觉冗余—— 视觉敏感度非均匀、非线性
224色 28色
5. 知识冗余—— 凭借经验识别
6. 信息熵冗余
也称编码冗余： 如果表示多媒体内容使用的平均比特数 大于该消息的信息熵，则信源中存在冗 余，即信息熵冗余。 例如：图像中平均每个像素使用的比特 数大于该图像的信息熵，则图像中存在 冗余，这种冗余即为信息熵冗余。
1分钟数字音频信号需要的存储空间
o 数字音 频带 频格式 (Hz)
电话
200~3400
会议电 视伴音 50~7000 CD-DA
20~20000
DAT
20~20000
数字音 频广播 20~20000
带宽 (KHz)
3.2
7 20 20
20
取样率 (KHz)
8
16 44.1
48
48
量化 存储容 位数 量(MB)
●视频：若图像分辨率为352×240，24位色彩，帧率为25帧/秒， 则1分钟的总数据量为: 352×240 ×3 Byte×25×60s = 371250 KB (362.55MB)
○○○○●○○○○○○○○○○○○○○○○○○○●○○○○○○○ ○○○○●●○○○○○○○○○○○○○○○○○○●●○○○○○○ ○○○○○●●○○○○○●●●●●●●●●●●●●●●○○○○○ ○○○○○●●●○○○○●●●●●●●●●●●●●●●●○○○○ ○○○○○●●●○○○○●●○○○○○○○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○●●○○○○●●○○○○○○○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○○○○○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○○○○○●○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ●●●●●●●●●●●●●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ●●●●●●●●●●●●●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○○○●●○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○○●●●○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○○○●●●○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○○●●●○○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○○●●●●○○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○○●●●●●○○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○○●●●○●●●○○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ○●●●○○●●●●○○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ●●○○○○●●○●●○●●○○○○●●○○○○●●○○○○○○ ●○○○○○●●○●●○●●○○○○●●●●○○●●○○○○○○ ○○○○○○●●○●●○●●○○○●●○●●○○●●○○○○○○ ○○○○○○●●○○○○●●○○○●●○●●○○●●○○○○○○ ○○○○○○●●○○○○○○○○○●●○●●○○○○○○○○○○ ○○○○○○●●○○○○○○○○●●○○●●○○○○○○○○○○ ○○○○○○●●○○○○○○○○●●○○●●○○○○○○●○○○ ○○○○○○●●○○○○○○○●●○○○●●○○○○○○●○○○ ○○○○○○●●○○○○○○○●●○○○●●○○○○○○●●○○ ○○○○○○●●○○○○○○●●○○○○●●○○○○○○●●○○ ○○○○○○●●○○○○○○●●○○○○●●●●●●●●●●●○ ○○○○○○●●○○○○○●●○○○○○○●●●●●●●●●○○ ○○○○○○●●○○○●●●○○○○○○○○○○○○○○○○○○ ○○○○○○●●○○●●○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
●图片：若采用1024×768显示分辨率，则满屏图像的总数据量为: 1024×768×24÷8 = 2359296Byte (2304 KB)
●音频： 若采样频率为44100Hz，16bit (2Byte)，立体声 (2声道)， 则1分钟的总数据量为: 44100×2 Byte×2 (STEREO) ×60s = 10336 KB (10MB)
8 0.4578
14
1.60
16 5.047×2
16 5.49×2
16 5.49×6
1分钟数字视频信号需要的存储空间
数字电视 空间×时间 取样率
格 式 ×分辨率
(MHz)
量化位数
存储容量 (MB)
公用中间 352×288
格式（CIF）
×30
NTSC 720× CCIR 601 号 480×30
建议 PAL 720× 576×25
8位颜色 (256色)
数据冗余
基本概念： 冗余 —— 信息所具有的各种性质中多余的无 用内容 冗余度 —— 多余的无用内容的程度
信息量与冗余的关系
I = D － du
I — 信息量 D — 数据量 du — 冗余量，包含在D中
数据冗余类型
常见的冗余类型： 1、空间冗余 2、时间冗余 3、结构冗余 4、视觉冗余 5、知识冗余 6、信息熵冗余
第2章多媒体数据压缩基础
2.1 数据压缩编码简介 2.2 统计编码 2.3 词典编码 2.4 预测编码 2.5 变换编码
2.1 数据压缩编码简介
2.1.1 数据压缩的必要性
●文本: 若1024×768显示分辨率、16×16点阵文字、4 Byte/字，则一屏汉字的
总数据量为: (1024/16)×(768/16)×4 = 12288 Byte (12KB)
2.1.3 数据压缩技术的重要指标
● 压缩比: 压缩过程中输入数据量与输出数据量之比 ● 恢复质量（失真度）: 解压后的恢复效果要好 ● 算法的复杂性和运算速度
2.1.4 数据压缩编码方法分类wenku.baidu.com
分类方法一：根据解码后是否能够完全无失真地恢复进行分类
HDTV
1280×720
亮度信号
×60
亮度 8； 亮度、色差
4:1:1
共 12
亮度 8 亮度、色差
4:2:2
共 16
8
261
1186.5 1186.5
3164.06
2.1.2 数据压缩的可能性
● 数据存在冗余 (重复数据、可忽略数据) ● 不敏感因素 (颜色、亮度、频率、细节)
24 位颜色 (16,777,216色)