第6章多媒体数据压缩编码技术第1节.ppt

* 第六章 多媒体数据压缩编码技术 学习内容 一、多媒体数据压缩编码概述 二、多媒体数据压缩编码基本原理 三、常见的多媒体数据压缩编码方法 学习目标 1、了解多媒体数据压缩编码的必要性和可能性 2、了解数据压缩技术的性能指标 3、掌握数据压缩编码基本原理 4、掌握常见的多媒体数据压缩编码方法：前缀编码、Shannon-Fano 编码、Huffman编码等 第一节 多媒体数据压缩编码概述 1、多媒体数据压缩的必要性 2、多媒体数据压缩的可能性 3、多媒体数据压缩的应用领域 4、多媒体数据压缩编码方法的分类 5、多媒体数据压缩编码方法的评价 一、压缩编码的必要性 1.42分钟/CD-ROM 253KB/帧，7.603MB/秒 数字电视图像 （NTSC） 数字电视图像 (PAL) 数字音频磁带 激光唱盘 一张B5纸 20.0秒钟/CD-ROM 1.24MB/帧，31.3MB/秒 2小时/CD-ROM 48kHz，16位， 1小时/CD-ROM 44.1kHz，16位，立体声 98页/CD-ROM 300dpi，6.61MB/页 存 储 640×480彩色图像×24比特/像素×30图像/秒=221Mbps 视频 512×512彩色图像×24比特/像素=6.3兆比特/图像 图像 高清晰度电视 宽带音频 宽带语音 电话 1280×720彩色图像×60比特/像素×24图像/秒=1.3Gbps 44100样本数/秒 × 2信道×16比特/样本=1.412Mbps 16000样本数/秒 × 14比特/样本=224kbps 8000样本数/秒 × 12比特/样本=96kbps 传 输 一、压缩编码的必要性 二、压缩编码的可能性 1、人类不敏感因素： 听觉：对某些频率的音频信号不敏感 视觉：人眼存在所谓的 “视觉掩盖效应”即人眼 对亮度比较敏感，而对边缘的强烈变化并不敏感 2、存在数据冗余 数据冗余的基本概念 冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间， 其多余的程度叫做“冗余度” 信息量、数据量和冗余量之间的关系式： I = D- du I代表信息量 D表示数据量 du是冗余量 数据冗余的例子 计算机中用2个字节表示一个汉字 一秒：8KHz×8bit＝64kb/s ，即360字节/分钟 0.36KB/分 180字/分钟， 4kHz 数字化 (8khz、8位、单声道) 前 后 一分：64kb/s×60s/min ＝ 3840kb/min ＝ 480 KB/分 播音员播音： 数据冗余的种类 空间冗余 时间冗余 结构冗余 知识冗余 视觉冗余 信息熵冗余 空间冗余 规则物体的表面具有物理相关性，将其表面数 字化后表现为数据冗余。 时间冗余 结构冗余 在数字化图像中，具有规则纹理的表面、大面积相互重叠的相同图案，规则有序排列的图形等结构，都存在数据冗余，这种结构上的冗余叫做“结构冗余”。 知识冗余 人类一旦掌握了知识，凭借经验就可辨别事物，无须进行全面的比较和辨别。 视觉冗余 人类的视觉敏感度一般小于图像的表现力，图像的微小色彩变化、亮度层次的细腻变化以及轮廓的细微差别不易察觉，这就产生了视觉冗余。 信息熵冗余 信息熵，又称编码冗余，是指一组数据所携带的信息量，一般定义为： E为信息熵 k为数据类数或码元 的个数 Pi为发生概率 编码时，为使单位数据量d等于E或接近E： d为单位数据量 k为数据类数或码元的个数 b(yi)为分配给码元类yi的比特数 信息熵冗余 因此，单位数据量d的值必然大于信息熵E，产生信息熵冗余。 理论状态下，b(yi)应设为： 式中，pi是yi的发生概率、由于要预先估算出 很困难．因此 实际上一般取： 信息熵冗余 三、数据压缩编码应用领域 图像信号、视频信号和音频信号的压缩编码 文件存储系统和分布式系统的数据压缩编码 为数据安全保密而开发的数据压缩编码 *