掌握数据压缩的重要意义掌握数据冗余的概念、分类及信息.ppt

标准支持的特性： MPEG算法允许用许多方法去观看数字 存储体上的电视图像。有许多观看方法与家 庭用录像机相似 ，但与录像机相比，MPEG 算法支持的功能却强大得多。MPEG电视图 像可以正向顺序播放、慢放和快放，反向顺 序播放时同样可以用正常的速度播放、慢放 和快放。MPEG支持的特性主要有： 随机存取 快速搜索 逆向播放 编辑功能 3 MPEG-1标准算法基本思想 在设计动态图像的编码算法时，主要矛盾是：一方面仅仅靠帧内编码方法是无法保证在有良好画面质量的前提下的高压缩比，另一方面用单一静止的帧内编码方法又能最好地满足随机存取的要求，为了同时满足高压缩比和随机存取的要求，MPEG推荐的标准化算法，必须使用帧间和帧内编码技术。 MPEG-1标准推荐的算法是以两个基本技术为基础的，一个是基于16×16子块的运动补偿技术，用以减少帧序列的时域冗余度；另一个是基于DCT的压缩技术，用以减少空域冗余度，在MPEG-1中，不仅帧内使用DCT，而且对帧间预测也使用DCT，以进一步减少数据量。 MPEG-1视频压缩技术 为了实现随机存取，最好要用帧内编码。 为了把编码电视图像的位速率限制在1.2Mbps, 既要有较高的压缩率,又要获得高质量的图像, 就要求在帧内和帧间编码之间进行折中。因 此,MPEG定义了3种图像：I图像(Intra Picture帧内图像)、P图像(Predicted Picture 预测图像)和B图像(Bidirectional Picture双向 预测图像。 典型的排列如图下所示。这三种图像将采用三种不同的算法进行压缩。 图像组一般由一个I-图像帧、几个P-图像帧和若干个B-图像帧构成。 I B B P B B P B B P … B I I-图像帧(Intra-coded picture)：帧内编码图像帧，简称内帧。这类图像帧不参考其他图像帧而只利用自己的图像信息进行编码。 P-图像帧（Predictive-coded picture）：预测编码图像帧，简称预测帧。此类图像帧利用最近的前一个I帧或P帧作为参考，采用带运动补偿的帧间预测进行编码，此过程称为前向预测 B-图像帧（Bidirectionally predictive-coded picture）：双向预测编码图像帧。此类图像帧既利用过去的图像帧（I帧或P帧），也利用后来的图像帧（P帧）进行带运动补偿的双向预测编码，此过程称为双向预测 自适应差分脉冲调制（ADPCM）预测 DPCM系统的基础是输入数据为平稳的随机过程，这样就可以用固定的参数来设计预测器。然而，当输入数据并非是所要求的平稳的随机过程时，或总体上平稳，但局部不平稳时，使用固定的参数来设计预测器将是不合理的。这时可采用自适应预测编码的方法，即定期地重新计算协方差矩阵和相应的加权因子，充分利用其统计特性重新调整预测参数，使预测器随着输入数据的变化而变化，从而得到较为理想的输出。 自适应预测又可分为线性自适应预测和非线性自适应预测两种。 2.2.4 变换编码 变换编码不是直接对时域图像信号编码，而是首先在数据压缩前对原始输入数据作某种正交变换，把图像信号映射变换到另外一个正交相量空间，产生一批变换系数，然后再对这些变换系数进行编码处理。 采用变换编码，可以大大减少数据冗余。例如，如果有一个正弦波，我们用采样、量化的方法把它变换的时域上，则随时间的增长数据量会海量增长。但换个思路一个正弦波只要记录频域上的幅度值以及它的频率，就完全可以表示正弦波了。 又如，设有两个相邻的数据样本x1和x2，每个样本 采用3比特编码，则各有8个幅度等级，两个样本的联合事件共有64种可能用下图二维平面坐标表示。 考虑到相邻样值的相关性，x1和x2同时出现相近幅度的可能性最大。 因此,合成可能性往往落在阴影区内。 如果对数据进行正交变换，从几何上 相当于坐标系旋转 450,变成y1、y2坐标系， 则在新坐标系下，任凭y1在较大的范围变 化，而y2始终只在相当小的范围内变化， 因此通过这样的变化就能得到一组去除大 部分，甚至是全部统计相关性的另一种输 出样本。 常用的变换编码有离散傅立叶变换 (DFT)、卡亨南-洛甫变换(KL) 、离散余 弦变换(DCT)等。 2.3 多媒体数据常用压缩标准 2.3.1 音频压缩标准 2.3.2 静态图像压缩编码标准JPEG 2.3.3 数字图像压缩编码标准MPEG-1 2.3.4 通用视频图像