文档介绍：第4章信息的存储与压缩
信息技术的核心在于信息的处理与存储。多媒体信息包括文本、图形、图像、声音等,由于这些媒体的信息量相当大,数字化后要占用大量的存储空间,使得存储与处理都十分困难。尤其在图像信息的存储和压缩方面,其重要性作用表现得尤为明显。
本章小结
在信息技术的几个环节(获取、传输、存储、显示、处理)中,信息存储是重要的环节之一。为减少数字化信息在存储和传输时所占用的空间和时间,数据压缩技术就成为信息处理中的关键技术之一。信息存储涉及到材料科学、电子学、光电子学、光子学以及计算机科学等,是一个综合性的技术。通过本章的学习,读者应了解磁存储技术与光存储技术的主要特点,理解图像压缩的基本概念,以及预测编码、变换编码和统计编码的主要思想,并对JPEG和MPEG的图像压缩标准及实现方法有一定的了解。
信息存储技术的三次革命
历史学家通常把文字的出现当做文明史的开端。文字记载是人在大脑之外寻找记忆载体的方式。通过记载,人的思想和关于历史事件传说得到保存、复制和流传。人们由此而有了历史。文字的出现是人类历史上第一次划时代的信息载体革命,这场革命的实质就是实现了脑外信息贮存方式。随着印刷术的应运而生,它是人类历史上规模空前的信息复制革命,可以说是继文字出现之后的第二次信息载体革命。科学史家通常把电讯业的出现当做人类历史上第三次信息(载体)革命。不过今天也有人把这一佳冠授予计算机和互联网。
计算机存储系统
信息存储技术的金字塔结构
计算机的存储设备从体系结构上看可分为内存储器和外存储器。内存储器直接与计算机的CPU相连,处于金字塔的最上层。它的存取速度要求能与CPU相匹配,通常由半导体存储器芯片组成,由于成本高,容量通常不太大。再下一层是邻机存储器,它由存取速度比硬盘更慢的光盘机、光盘库等设备组成。磁盘(包括软盘和硬盘)与光盘均提供联机服务。最底层是脱机存储器(或称离线存储器),由磁带机和磁带库组成。
计算机存储系统
磁存储技术
磁存储技术就是利用磁介质的这一特性来存储信息的。数据(声像)以电信号的形式通过录制磁头转换成磁信号储存在磁性介质上。重放时,只要通过磁头将磁性介质上的磁信号还原成电信号,就可以在计算机屏幕上显示出信息。
软磁盘存储
硬盘
磁盘阵列
磁带存储
计算机存储系统
光存储技术
光存储介质与磁存储介质之间的本质区别在于前者使用光技术,而后者使用磁技术。光存储技术通过光学的方法读出和写入数据,由于使用的光源基本上是激光(也可以使用其他光源),所以又称为激光存储。光盘具有一切存储介质的优点,如大容量、耐用、易保存、标准化等。由于它非常适合于大量生产,作为计算机软件、多媒体出版物、计算机游戏等发行量大的电子出版物是非常合适的。
图像数据压缩与编码技术
熵与信息压缩
从信息论的角度来看,压缩就是去掉信息中的冗余,即保留不确定的信息,去除确定的信息(可推知的),也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。所以,将香农的信息论观点运用到图像信息的压缩,所要解决的问题就是如何将图像信息压缩到最小,但仍携有足够信息以保证能复制出与原图近似的图像。
图像数据压缩与编码技术
图像数据压缩的可能性
多媒体视频信号的冗余度存在于结构和统计两方面。在结构上的冗余度表现为很强的空间(帧内)、和时间(帧间)相关性。
空间冗余
时间冗余
视觉冗余
图像数据压缩与编码技术
压缩编码方法的分类与评价
压缩编码的分类方法有许多种,如果从信息论的角度来认识可分为两大类: