多媒体简答题

结合基于块的运动补偿混合编码模型，简要说明MPEG-1的压缩原理。

MPEG-1是MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准。视频压缩算法于1990年定义完成。1992年底，MPEG-1正式被批准成为国际标准。MPEG-1是为CD光碟介质定制的的视频和音频压缩格式。一张70分钟的CD光碟传输速率大约在1.4Mbps。而MPEG-1采用了块方式的运动补偿、离散馀弦变换（DCT）、量化等技术，并为1.2Mbps传输速率进行了优化。MPEG-1随后被Video CD采用作为核心技术。MPEG-1的输出质量大约和传统录像机VCR，信号质量相当，这也许是Video CD在发达国家未获成功的原因。MPEG-1音频分三层，其中第三层协议被称为MPEG-1 Layer 3，简称MP3。MP3目前已经成为广泛流传的的音频压缩技术。MPEG-1视频压缩技术的特点：1. 随机存取；2. 快速正向/逆向搜索；3 .逆向重播；4. 视听同步；5. 容错性；6. 编/解码延迟。MPEG-1视频压缩策略：为了提高压缩比，帧内/帧间图像数据压缩技术必须同时使用。帧内压缩算法与JPEG压缩算法大致相同，采用基于DCT的变换编码技术，用以减少空域冗余信息。帧间压缩算法，采用预测法和插补法。预测误差可在通过DCT变换编码处理，进一步压缩。帧间编码技术可减少时间轴方向的冗余信息。

详述JPEG静态图像压缩编码原理及实现技术。

JPEG压缩分四个步骤实现：

1.颜色模式转换及采样；

2.DCT变换；

3.量化；

4.编码。

JPEG是联合图象专家组(Joint Picture Expert Group)的英文缩写，是国际标准化组织(ISO)和CCITT联合制定的静态图象的压缩编码标准。和相同图象质量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG 是目前静态图象中压缩比最高的。我们给出具体的数据来对比一下。例图采用Windows95目录下的Clouds.bmp，原图大小为640*480，256色。用工具SEA(version1.3)将其分别转成24位色BMP、24位色JPEG、GIF(只能转成256色)压缩格式、24位色TIFF压缩格式、24位色TGA压缩格式。得到的文件大小(以字节为单位)分别为：921,654，17,707，177,152，923,044，768,136。可见JPEG比其它几种压缩比要高得多，而图象质量都差不多(JPEG处理的颜色只有真彩和灰度图)。

正是由于JPEG的高压缩比，使得它广泛地应用于多媒体和网络程序中，例如HTML语法中选用的图象格式之一就是JPEG(另一种是GIF)。这是显然的，因为网络的带宽非常宝贵，选用一种高压缩比的文件格式是十分必要的。

JPEG有几种模式，其中最常用的是基于DCT变换的顺序型模式，又称为基线系统(Baseline)，以下将针对这种格式进行讨论。

简述多媒体计算机的关键技术及其主要应用领域？

答：多媒体计算机的关键技术是：

（1）视频/音频信号获取技术；

（2）多媒体数据压缩编码和解码技术；

（3）视频/音频数据的实时处理和特技；

（4）视频/音频数据的输出技术。

多媒体计算机的主要应用领域有三个方面：

（1）解决常规电视数字化及高清晰度电视（HDTV）切实可行的方案。在常规电视和高清晰度电视的影视节目制作中的应用可分成两个层次：影视画面的制作、影视后期制作。（2）制作VCD及影视音响卡拉OK机

（3）创造PIC（个人信息通信中心），完成通信、娱乐和计算机的功能。

简述音频编码的分类及常用编码算法和标准。

音频编码分为：

（1）基于音频数据的统计特性进行编码，其典型技术是波形编码。其目标是使重建语音波形保持原波形的形状，PCM（脉冲编码调制）是最简单的编码方法,此外还有差分脉冲编码（DPCM）、自适应预测编码（ADPCM）等算法。

（2）基于音频声学参数进行参数编码，可进一步降低数据率。其目标是使重建音频保持原音频特性。常用的音频参数有线性预测系数、码激励等等。这种编码技术的优点是数据率低，但还原信号的质量较差，自然度低。

（3）基于人的听觉特性进行编码。从人的听觉系统出发，利用掩蔽效应设计心理学模型，从而实现更高效率的数字音频压缩。而最有代表性的是MPEG标准中的MP3和dolby AC-3。

采用YUV彩色空间的好处什么？

亮度信号Y解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题。人眼对彩色图像细节的分辨能力比对黑白的低得多，因此彩色信号的采样分辨率可以降低，从而减少整个彩色图像的数据量。

简述视频信息获取的流程。

信号经过采集设备分解成模拟的R、G、B信号或Y、U、V信号，然后进行各个分量的A/D 变换，存入帧存储器。数据进行处理后，数据R、G、B信号或Y、U、V信号经过D/A变换转成模拟信号，再经过编码器合成彩色电视信号，输出到显示器上。

Huffman编码的基本原理是什么？

Huffman编码的基本原理是按信源符号出现的概率大小进行排序，出现概率大的分配短码，出现概率小的则分配长码。

什么是变换编码？

变换编码是将在空间域描写的图像信号，变换到其他一些正交矢量空间（即变换域）中，通过选择适当的变换关系使变换域中描写的各信号分量之间相关性很小或者互不相关，从而为达到数据压缩提供有利条件。

简述JPEG和MPEG的主要差别。

JPEG是适用于连续色调、静止图像的数据压缩标准。MPEG则针对运动图像的数据压缩。为了提高压缩比，MPEG中采用帧内和帧间图像压缩技术，而JPEG只采用了DCT帧内数据压缩

编码方法。

MPEG通过运动补偿有效地减少了冗余信息，帧间数据压缩、运动补偿和双向预测，这是与JPEG主要不同的地方。而两者相同之处均采用了DCT帧内数据压缩编码。

在JPEG对DCT系数结合视觉特点采用了均匀量化，而是MPEG中视频信号包含有静止画面（I 帧）和运动信息（帧间预测图）等不同的内容，量化器一方面要结合行程编码使大部分数据得到压缩；另一方面通过量化，使编码器输出与信道传输速率匹配的比特流。

一幅1024×768中等分辨率的彩色图像（24bit/像素）的数据量约为多少Mbit/帧？如果是运动图像，以25帧/秒的速度播放则视频信号传播率为多少Mbit/s？即使是存储容量高达4.7G的DVD-ROM，其单片也仅能存储播放多少秒钟的数据量？

一幅画面数据量：1024×768×24

25 帧视频： 18M×25

CD-ROM 存储时间：4.7×1024/（450/8）

对视频序列采用如下的图像帧间隔和位置进行MPEG-1压缩，其编码器输出的帧顺序是什么？

I B B P B B P B B P B B I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

答： I P B B P B B P B B I B B

1 4

2

3 7 5 6 10 8 9 13 11 12