文档介绍：多媒体数据压缩
昆明理工大学计算中心
本章重点
数据压缩的基本概念
各种压缩技术的分类
预测编码的基本原理
变换编码的基本原理
统计编码的基本原理
分析–合成编码的基本原理
声音压缩标准
图像视频压缩标准
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),,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,,则双声道立体声声音每秒将有176KB的数据量。
多媒体数据压缩的可能性
多媒体数据的特点:
数据量=信息量+数据冗余
数据冗余类型:
空间冗余、时间冗余、信息熵冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余
多媒体数据存在着大量的冗余,这使得数据压缩成为可能。数据压缩技术实际上就是研究如何利用数据的冗余性来减少数据量的方法。
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。
数据压缩技术的性能指标
节省图象或视频的存储容量,增加访问速度,使数字视频能在PC机上实现,需要进行视频和图象的压缩。
有三个关键参数评价一个压缩系统
压缩比:压缩比尽可能地大
图象质量:复原效果好
压缩和解压的速度:压缩算法的简单性,以及压缩、解压缩的速度,尽可能实现实时压缩
另外也必须考虑每个压缩算法所需的硬件和软件。
数据压缩技术的性能指标
压缩性能常常用压缩比定义(输入数据和输出数据比)
例:512×480, 24bit/pixel(bpp)
输出15000byte 输入=737280byte
压缩比=737280/15000=49
数据压缩技术的性能指标
压缩方法: 无损压缩(图象质量不变)
有损压缩
有损压缩:失真情况很难量化,只能对测试的图象进行估计。
模拟图象质量的指标:信噪比、分辨率、颜色错,但必须在观察了实际图象以后。
数据压缩技术的性能指标
在许多应用中,压缩和解压可能不同时用,在不同的位置不同的系统中。所以,压缩、解压速度分别估计。
静态图象中,压缩速度没有解压速度严格;动态图象中,压缩、解压速度都有要求,因为需实时地从摄像机或VCR中抓取动态视频。
数据压缩技术的性能指标
有些压缩解压工作可用软件实现。设计系统时必须充分考虑:
算法复杂- 压缩解压过程长
算法简单- 压缩效果差
目前有些特殊硬件可用于加速压缩/解压。硬接线系统速度快,但各种选择在初始设计时已确定,一般不能更改。因此在设计硬接线压缩/解压系统时必须先将算法标准化。