第二章多媒体信息处理(1)
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I(ai)= －log2Pi 或简写 I(ai)= －logPi
(i=1，2，3，…，r) 其中，Pi(i=1，2，…,r) 表示随机消息集X:｛a1， a2，…，ar｝中消息 ai(i=1，2，…，r)的先验概率。
I(ai) (i=1，Leabharlann Baidu，…，r)即为ai所含的信息量，其基本单
位为比特（bit）。
视频和动画序列都是由节段构成的，它们都是时 基类媒体。与传统的影视视频和动画不同的是，在多 媒体计算机中，这些动态图像不仅要存储和播放，而 且要能进行变换、压缩、传输和编辑等处理。
④符号。符号是人类对信息进行抽象的结果。 符号可以表示数值，表示事物或事件，也可以表 示语言和文字。
文本是具有上下文相关特性的符号流。由于 符号是人类创造出来表示某种含义的符号，所以 它与使用者的知识有关，是比图形更高一级的抽 象。必须具备特定的知识，才能解释特定的符号， 才能解释特定的文本（如语言）。
不同的媒体就有不同的信息形式。由于各种 媒体表达的信息方式不同，所能承载的信息量也 就不同。
有的媒体可以直接表达信息，如文字、声音、图像、 动画等，有的则必须转换成人类感觉器官可以接受的形式， 如物理定理、股票升跌规律等，即要转换成文字、符号或 某种图形曲线等形式，才能被人们所理解和接受。
2.数据是记录信息的符号，信息是对数据的解释；
四、媒体的不同表现形式
在计算机中，常按人的感觉来划分媒体，一般将媒 体划分为：视觉类媒体、听觉类媒体、触觉类媒体、 活动媒体、抽象事实媒体和混合媒体等。其中，视觉 类媒体和听觉类媒体所承载的信息占人们获取信息的 绝大部分。对于这些媒体，根据不同的抽象程度可分 成若干层次，每一层次对应不同的表现形式。
根据量化的颜色深度的不同，又可分为二值和灰 度（彩色）图像两大类。
位图图像是所有视觉表示方法的基础。
②矢量图形。矢量图形一般也称为图形 （Graphics），它是对图像进行抽象化的结果，反 映了图像中实体最重要的特征，如点、线、面等。
它不直接描述图像数据的每一个点，而是描述产 生这些点的过程和方法。抽象化（矢量化）过程可以 由计算机自动进行，也可以由人工进行。在计算机中， 矢量图形以一组指令的形式存在，而不用像位图那样 对图像的每一个点进行量化存放。因此，它所需要的 存储量很小。
计算机中常见的媒体如表2.1所示。下面简单介绍 这几类媒体的不同表现形式。
(1)视觉类媒体 主要包括以下几类： ①位图图像（Bitmap）。将所观察的图像
（Picture）按行列方式进行数字化，对图像的每一 点（称为像素点）数字化为一个值（称为灰度值）， 所有这些值就组成了位图图像。
这是一种对视觉信号进行了直接量化的媒体形式， 反映了信号的原始形式。
符号的表示是用特定值表示的，例如ASCII 码、中文图标码等。
(2) 听觉类媒体 凡是通过声音形式以听觉传递信息的媒体，都
属于听觉类媒体，这类媒体是连续的时基类媒体， 具有过程性和时间性，它的范围比视觉类媒体要小 得多，主要有以下几类：
①波形声音（Wave Voice）。所谓波形声音， 实际上已经包含了所有的声音形式，因为任何声音 都可以进行采样量化，并恰当恢复出来。事实上， 波形声音就是自然界中所有声音的“数字化声音”， 它的获取是通过声音的数字化接口进行的。
知 识
分类、规格化
联系、归纳、表达
解释、描述
解释、描述
数
信
数
据 记录、表达 息 记录、表达 据
承载、表达 分类、规格化
媒 体
图2.1 媒体、数据、信息、知识之间的关系示意图
三、信息量的度量
信息论的创始人香农(Shannon)以概率论的观点 方法， 提供了一种度量信息量的方法。
1、信息函数 定义为：
多媒体数据是以不同媒体形式记录下来的、可 以解释的格式化符号。它有各种不同的形式，是客 观的，而且总是具体为某种媒体。
而多媒体信息是对多媒体数据的解释，是主观 的、抽象的，因人而异，以增加知识为目的。
3.知识是高层次的信息；
知识，是对客观规律的认识，是高层次的信息， 需要人们对信息进行接收、归纳和总结等能动思维， 才能获取对客观规律的认识。而且这种认识还与个 人受教育程度、个人理解水平的差异等各种因素有 关。
2、信息熵
在信息函数的基础上，信息熵定义为：
r
r
H (x) H ( p1, p2 , , pr ) piI (ai ) pi log pi
i 1
i 1
（比特/符号）
H（x）用来度量消息集X中每一种消息所含的平
均信息量，是信息函数I（ai）( i=1，2，…，r )在 X的先验概率空间P：{p1，p2，…，pr }中的统计 平均值。
对于信息量（或信息熵），应有如下理解： ①一个消息所表示的内容对于接受者来说，应该 是事先不知道的，这样的消息才是信息，否则对他毫 无意义。 ②这个信息要有正确的表达方式，否则接收者无 法理解，当然也就无法接收。 ③该信息对使用者来说是有意义的，即要有使用 价值。 我们可以利用上述两个公式来衡量某种媒体所承 载的信息量，尽量使得媒体承载的信息保持本来特性， 以获取最大信息量，便于使用者理解和接受。
第二章 多媒体信息处理技术
2.1 多媒体信息处理技术概述 2.2 信息表示与编码 2.3 多媒体数据压缩技术 2.4 多媒体数据压缩技术标准简介
作业
2.1 多媒体信息处理技术概述
一、多媒体信息的一般处理过程
媒体
数字化
变换与编码
存储传输
表示
各种应用处理
数据管理
二、媒体、数据与信息之间的关系
1.媒体是承载信息的载体，是信息的表示形式。
由此可见，媒体以一定的客观状态而存在，不 同状态以不同形式承载信息；
数据经过处理解释过程形成信息； 信息又经过人脑的思维处理过程形成知识； 知识是用信息表达的，信息则是用数据表达的。 这种层次，不仅反映了数据、信息和知识的因 果产生的关系，而且也反映了它们之间不同的抽象
程度。
媒体、数据、信息、知识之间关系示意图，如图2.1所示
在计算机图形学上，图形一般分为二维图形和三 维图形两大类。
③动态图像。这是利用人眼的视觉惰性，将若干 连续的静态图像或图形在时间轴上不断变化所产生的 结果。
如果单帧图像是真实图像，则为动态影像视频 （Video）；若单帧图像是由计算机生成的真实感图 像，则为三维真实感动画(Animation)，如果在连 续过程中变化的是图形，则是二维或三维动画。
(i=1，2，3，…，r) 其中，Pi(i=1，2，…,r) 表示随机消息集X:｛a1， a2，…，ar｝中消息 ai(i=1，2，…，r)的先验概率。
I(ai) (i=1，Leabharlann Baidu，…，r)即为ai所含的信息量，其基本单
位为比特（bit）。
视频和动画序列都是由节段构成的，它们都是时 基类媒体。与传统的影视视频和动画不同的是，在多 媒体计算机中，这些动态图像不仅要存储和播放，而 且要能进行变换、压缩、传输和编辑等处理。
④符号。符号是人类对信息进行抽象的结果。 符号可以表示数值，表示事物或事件，也可以表 示语言和文字。
文本是具有上下文相关特性的符号流。由于 符号是人类创造出来表示某种含义的符号，所以 它与使用者的知识有关，是比图形更高一级的抽 象。必须具备特定的知识，才能解释特定的符号， 才能解释特定的文本（如语言）。
不同的媒体就有不同的信息形式。由于各种 媒体表达的信息方式不同，所能承载的信息量也 就不同。
有的媒体可以直接表达信息，如文字、声音、图像、 动画等，有的则必须转换成人类感觉器官可以接受的形式， 如物理定理、股票升跌规律等，即要转换成文字、符号或 某种图形曲线等形式，才能被人们所理解和接受。
2.数据是记录信息的符号，信息是对数据的解释；
四、媒体的不同表现形式
在计算机中，常按人的感觉来划分媒体，一般将媒 体划分为：视觉类媒体、听觉类媒体、触觉类媒体、 活动媒体、抽象事实媒体和混合媒体等。其中，视觉 类媒体和听觉类媒体所承载的信息占人们获取信息的 绝大部分。对于这些媒体，根据不同的抽象程度可分 成若干层次，每一层次对应不同的表现形式。
根据量化的颜色深度的不同，又可分为二值和灰 度（彩色）图像两大类。
位图图像是所有视觉表示方法的基础。
②矢量图形。矢量图形一般也称为图形 （Graphics），它是对图像进行抽象化的结果，反 映了图像中实体最重要的特征，如点、线、面等。
它不直接描述图像数据的每一个点，而是描述产 生这些点的过程和方法。抽象化（矢量化）过程可以 由计算机自动进行，也可以由人工进行。在计算机中， 矢量图形以一组指令的形式存在，而不用像位图那样 对图像的每一个点进行量化存放。因此，它所需要的 存储量很小。
计算机中常见的媒体如表2.1所示。下面简单介绍 这几类媒体的不同表现形式。
(1)视觉类媒体 主要包括以下几类： ①位图图像（Bitmap）。将所观察的图像
（Picture）按行列方式进行数字化，对图像的每一 点（称为像素点）数字化为一个值（称为灰度值）， 所有这些值就组成了位图图像。
这是一种对视觉信号进行了直接量化的媒体形式， 反映了信号的原始形式。
符号的表示是用特定值表示的，例如ASCII 码、中文图标码等。
(2) 听觉类媒体 凡是通过声音形式以听觉传递信息的媒体，都
属于听觉类媒体，这类媒体是连续的时基类媒体， 具有过程性和时间性，它的范围比视觉类媒体要小 得多，主要有以下几类：
①波形声音（Wave Voice）。所谓波形声音， 实际上已经包含了所有的声音形式，因为任何声音 都可以进行采样量化，并恰当恢复出来。事实上， 波形声音就是自然界中所有声音的“数字化声音”， 它的获取是通过声音的数字化接口进行的。
知 识
分类、规格化
联系、归纳、表达
解释、描述
解释、描述
数
信
数
据 记录、表达 息 记录、表达 据
承载、表达 分类、规格化
媒 体
图2.1 媒体、数据、信息、知识之间的关系示意图
三、信息量的度量
信息论的创始人香农(Shannon)以概率论的观点 方法， 提供了一种度量信息量的方法。
1、信息函数 定义为：
多媒体数据是以不同媒体形式记录下来的、可 以解释的格式化符号。它有各种不同的形式，是客 观的，而且总是具体为某种媒体。
而多媒体信息是对多媒体数据的解释，是主观 的、抽象的，因人而异，以增加知识为目的。
3.知识是高层次的信息；
知识，是对客观规律的认识，是高层次的信息， 需要人们对信息进行接收、归纳和总结等能动思维， 才能获取对客观规律的认识。而且这种认识还与个 人受教育程度、个人理解水平的差异等各种因素有 关。
2、信息熵
在信息函数的基础上，信息熵定义为：
r
r
H (x) H ( p1, p2 , , pr ) piI (ai ) pi log pi
i 1
i 1
（比特/符号）
H（x）用来度量消息集X中每一种消息所含的平
均信息量，是信息函数I（ai）( i=1，2，…，r )在 X的先验概率空间P：{p1，p2，…，pr }中的统计 平均值。
对于信息量（或信息熵），应有如下理解： ①一个消息所表示的内容对于接受者来说，应该 是事先不知道的，这样的消息才是信息，否则对他毫 无意义。 ②这个信息要有正确的表达方式，否则接收者无 法理解，当然也就无法接收。 ③该信息对使用者来说是有意义的，即要有使用 价值。 我们可以利用上述两个公式来衡量某种媒体所承 载的信息量，尽量使得媒体承载的信息保持本来特性， 以获取最大信息量，便于使用者理解和接受。
第二章 多媒体信息处理技术
2.1 多媒体信息处理技术概述 2.2 信息表示与编码 2.3 多媒体数据压缩技术 2.4 多媒体数据压缩技术标准简介
作业
2.1 多媒体信息处理技术概述
一、多媒体信息的一般处理过程
媒体
数字化
变换与编码
存储传输
表示
各种应用处理
数据管理
二、媒体、数据与信息之间的关系
1.媒体是承载信息的载体，是信息的表示形式。
由此可见，媒体以一定的客观状态而存在，不 同状态以不同形式承载信息；
数据经过处理解释过程形成信息； 信息又经过人脑的思维处理过程形成知识； 知识是用信息表达的，信息则是用数据表达的。 这种层次，不仅反映了数据、信息和知识的因 果产生的关系，而且也反映了它们之间不同的抽象
程度。
媒体、数据、信息、知识之间关系示意图，如图2.1所示
在计算机图形学上，图形一般分为二维图形和三 维图形两大类。
③动态图像。这是利用人眼的视觉惰性，将若干 连续的静态图像或图形在时间轴上不断变化所产生的 结果。
如果单帧图像是真实图像，则为动态影像视频 （Video）；若单帧图像是由计算机生成的真实感图 像，则为三维真实感动画(Animation)，如果在连 续过程中变化的是图形，则是二维或三维动画。