文档介绍：第6章多媒体数据的压缩 数据压缩概述?数据压缩的必要性?数据冗余 数据压缩的基本原理?信息编码基础?数据压缩方法 数据压缩的编码算法?统计编码( 行程编码哈夫曼编码算术编码) ?预测编码?变换编码 常用多媒体数据压缩标准?音频压缩编码标准?静态图像压缩标准?动态图像压缩标准视频压缩编码标准 数据压缩概述 1、压缩的必要性声音、图像、视频和动画的数据量太大?声音 1分钟立体声音乐采样频率为 ,16位量化精度的数据量为 * 1000 * 16 * 2 *60 / 8 = 存储一首 4分钟的歌曲约需 40MB ?图像 1副640 *480 的RGB 彩色图像的存储容量为 640 *480 * 24 / 8 = 900KB ?视频 1秒钟( 25帧/秒)的视频数据量为 25 *900KB = MB 1张650MB 的CD ROM 光盘只能存储约 650 / = 秒的视频 2 数据冗余?空间冗余:图像内部相邻像素之间的相关性?时间冗余:视频序列中前后帧之间的相关性?视觉或听觉冗余(人眼或人耳具有一定的掩蔽效应) ?知识冗余(具有规律性的结构,用于图像理解上,如人脸) ?统计冗余(出现的频率具有一定的规律性,如元音多,有些辅音很少出现) ?结构冗余(具有纹理结构的图像区域) ?信息熵冗余(又叫编码冗余,用相同位数进行编码产生的冗余) 数据压缩的基本原理 1、信息编码基础压缩的实质: 根据数据的内在联系将数据从一种编码映射为另一种编码, 又叫压缩编码。编码器(压缩) 存储器或网络解码器(解压缩) 输入数据输出数据数据压缩过程数据压缩方法的衡量指标压缩率:越大越好压缩质量:数据失真越小越好压缩与解压缩的速度:速度越快越好 2、数据压缩方法无损压缩有损压缩混合编码预测编码变换编码 PCM 编码 DPCM 编码 ADPCM 编码帧间预测编码离散余弦变换 K-L 变换小波变换 JPEG MPEG 行程编码哈夫曼编码算术编码香农编码 LZW 编码统计编码 数据压缩的编码算法一、无损压缩: 减少或去除数据中的冗余,可以无失真地还原成原来的数据,一般适合压缩数据或程序,但是压缩比较小,一般在 2:1到5:1之间。序号 123 编码方法行程编码哈夫曼编码算术编码基本原理将重复出现的数值序列采用出现次数和单个数值来表示利用不同码字出现的概率不同,出现概率大的码字短,出现概率小的码字长。将编码的消息表示成 0到1之间的一个间隔,消息越长,间隔就越小,编码所需二进制位数越多。 1. 行程编码(游程编码) ?原理:将连续相同的数据序列用重复次数和单个数据来表示。?应用: 用于图像文件的压缩(尤其适合于由计算机生成的图像) 如bmp 和tiff 等图像格式。(1)多值信息的编码编码格式:信息重复次数+被重复的信息例: 字符串为: atttefppppppddddss 行程编码为: a3tef6p4d2s (2)二值信息的编码编码格式: 0或1重复的次数例如二进制数据流为 0001111********** 假设行程约定以 0开始,则编码为: 3654 若约定以 1开始,则编码为: 03654 2. 哈夫曼( Huffman )编码?算法步骤: (1)按照符号出现的概率大小进行排序(2)把最小的两个概率值相加,得到一个新的概率序列(3)重复上述两个步骤,直到概率值为 1 (4)从后往前进行编码,概率大的赋予 1,概率小的赋予 0。(反过来也可以) (5)写出每个符号的码字例1:字母 A B C D E 出现的概率分别为 、 、 、 和 , 其哈夫曼编码为: P(C)= P(E)= P(CE)= P(A)= P(ACE)= P(B)= P(D)= P(BD)= P(ACEBD)=1 0 0 001 1 11 A: 00 B: 10 C: 010 D: 11 E: 011 假设共有 100 个字符,若采用等长编码,每个字符至少需要 3位二进制, 100 个字母需要 300 位,采用哈夫曼编码则只需要 15 * 2+25 * 2+10 * 3+37 * 2+13 * 3=223 位。压缩比为 300 : 223 = :1 例2:字母 A B C D E 出现的概率分别为 、 、 、 和 , 其哈夫曼编码为: A: 1 B: 01 C: 0011 D: 0010 E: 000 若采用等长编码,