数据压缩技术简介

田园

（重庆科技学院电气与信息工程学院计科12级4班63号）

摘要：现今的信息化时代数据压缩给我们带来了很多的方便，它让庞大的数字信号，音

频信号的数据解决了数据量过大难以存储，传输，以及有效快速获取信息的困难。我们有必要好好了解数据压缩技术。在这儿主要介绍数据压缩的基本概念，基本原理，常用的数据压缩技术及分类，数据压缩标准以及数据压缩的应用。

关键词：数据压缩，概念，原理，技术，应用。

引言：现今的信息化时代随着科技的发展，越来越多的计算机技术面临着数据量越来越

大，给数据的存储、传输以及有效、快速获取信息带来了严重的障碍。例如：多媒体计算机技术、计算机网络技术以及现代多媒体通信技术等正在向着信息化、高速化、智能化迅速发展的技术。随着各个领域的应用与发展, 各个系统的数据量越来越大, 给数据的存储、传输以及有效、快速获取信息带来了严重的障碍。而数据压缩技术正是是解决这一问题的关键技术。

1、数据压缩的概念

所谓数据压缩就是用最少的数码来表示信号, 其作用是以：能较快地传输各种信号( 如传真、图像、语音等) , 用现有的通信干线并行开通更多的多媒体业务( 如各种增值业务) , 压缩数据的存储容量( 如CD- ROM、VCD、DVD 等) , 降低发信机功率。这对移动通信系统尤为重要。由此看来, 通讯时间、传输带宽、存储空间等, 甚至发射能量, 都可能与数据压缩的效果相关。

2、数据压缩的基本原理

数据压缩技术的理论基础是信息论根据信息论的原理, 可以找到最佳数据压缩编码方法。数据压缩的理论极限是信息嫡, 如果要求在编码过程中不丢失信息量, 则要求保存信息嫡。这种信息保存编码又叫做嫡保存编码, 或者叫嫡编码。嫡编码是无失真数据压缩, 用这种编码结果经解码后可无失真地恢复出原图像。当考虑到人眼对失真不易觉察的生理特征时, 有些图像编码不严格要求摘保存, 可允许部分损失以换取高的数据压缩比, 这种编码是有失真的数据压缩。

数据之所以可以被压缩, 是因为数据自身具有冗余性, 同时对于人的感觉来说, 数据也

存在着冗余性。数据本身的冗余性主要表现在如下4 个方面：1，空间冗余。虽然图像数据是无规律的, 但是从表述信息的位或像素来说都是。、1 的有限组合, 必然存在一些像素是相同或一小块图形是相同的, 这些相关的点成像结果在数字化图像中就表现为空间冗余。2 ，时间冗余。帧与帧之间的图像有许多相似的地方, 有的前核与后帧的物体只是相对移动了一段距离, 它们在时间上是相关的, 这些相关的点成像结果在数字化图像中就表现为时间冗余。3，知识冗余。许多图像的理解与某些背景知识有相当密切的相关性。例如人脸的图像有固定的结构, 这些规律性的结构可由先验知识和背景知识得到, 此类冗余为知识冗余。4，视觉冗余。人眼的时间分辨率为每秒25 ~ 30 幅, 空间分辨率即最小可区分的两个像素之间的中心距离为0 . 28 m m , 人眼对亮度敏感强而对灰度敏感差, 利用这一局限性, 有时图像数据去掉一部分后根本不影响视觉上的图像质量, 因此在允许的保真度条件下, 可对图像进行有损压缩来节约存储空间。对听觉也有类似的现象。

3、数据压缩的分类

多媒体技术中常用的数据压缩算法可分为两大类: 无损压缩和有损压缩。

无损压缩格式，是指利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据而不引起任何失真，但压缩率是受到数据统计冗余度的理论限制，一般为2:1到5:1.这类方法广泛用于文本数据，程序和特殊应用场合的图像数据（如指纹图像，医学图像等）的压缩。

有损压缩是指利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息；虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响缩小，却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音，图像和视频数据的压缩。

4、数据压缩的标准

数据压缩的标准分为静止图像压缩标准JPEG、运动图像压缩标准MPEG、视频通信编码标准H.261 。

JPEG是Joint Photographic Experts Group(静态图像专家组)的简称，是静态图像压缩方法，是Internet上使用最为广泛的图像格式。这是一种有多种压缩程度的有损压缩方法，其文件名后缀包括.jpg、.jpeg等。该图像格式于1994年成为ISO 10918-1标准。该标准采用了多种压缩方法，主要包括DCT、向量量化法和Huffman编码法等

视频图像压缩的一个重要标准是MPEG（运动图像专家组）于1990年形成的一个标准草案（简称MPEG标准），它兼顾了JPEG标准和CCITT专家组的H.261标准，其中MPEG-1标准是针对传输速率为1Mbit/s到1.5Mbit/s的普通电视质量的视频信号的压缩；MPEG-2标准的目标则是对每秒30帧的720*572分辩率的视频信号进行压缩；在扩展模式下，MPEG-2可以对分辩率达1440*1152高清晰度电视（HDTV）的信号进行压缩。MPEG标准分成MPEG视频、MPEG音频和视频音频同步三个部分。

数字视频音频的主要压缩标准是MPEG(Moving Picture Experts Group，动态图像专家组)。该组织发布了一系列有关数字视频音频的标准。MPEG-1是MPEG组织制定的第一个视频和音频有损压缩标准。MPEG-1音频分三层，其中第三层协议被称为MPEG-1 Layer 3，简称MP3。目前MP3已经成为流行的音频压缩技术。为了提高压缩性能，MPEG标准使用了多种压缩算法和技术，例如视频压缩编码技术主要利用了具有运动补偿的帧间压缩编码技术以

减小时间冗余度，利用DCT技术以减小图像的空间冗余度，利用熵编码在信息表示方面减小了统计冗余度。

5、数据压缩技术的应用

数据压缩技术, 广泛应用于工业、农业、国防、军事、科技、建筑、机械电子、航空航天、影视新闻、天文、气象、卫星、遥感、物探、海洋、环保等各个领域,成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。如多媒体网络存储、传输系统、多媒体通信、移动通信等等。但数据压缩技术在各方面应用时, 采用哪种压缩方法, 要根据信号类型和应用目的不同等具体需要而定。一般较为常用的是LZW 压缩技术, 因为LZW算法不但速度快, 而且对各种类型的计算文件都有较好的压缩效果, 如WinZip 等压缩软件工具均以LZW 算法为理论基础。

总结

随着人类进入信息时代，人类将更多的依靠电脑，从Internet中获取信息。而大部分信息都具有数据的海量性。采用数据压缩技术, 对数据( 尤其是多媒体数据) 进行压缩, 是实现实时、快速、有效地处理、传输和存储数据的首要问题和根本方法, 压缩的出发点是利用各种算法将数据冗余压缩到最小, 以保证尽可能少的有用信息, 并且尽可能地减少失真, 提高使用效率和质量; 为了使压缩后的数据能够互换, 必须规定通用的标准格式, 因此国际上相关的组织和机构, 制定了相应的国际上通用的数据压缩标准。目前, 虽然数据压缩技术已很成熟, 并得到了广泛的应用, 但是人们仍在继续研究, 如在较前沿的小波分析方法、分形方法及神经网络的基础上进行更深入的探索, 以追求更高的压缩效率和更好的压缩质量及压缩比。

参考文献：

[1] 王国权、朱振玉、卜小平数据压缩的应用与研究2002-11-5

[2] 栾阳关于数据压缩技术的研究

[3] 闫阳，张正柄浅谈数据压缩技术

数据压缩,算法的综述

数据压缩算法的综述 S1******* 许申益摘要：数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机通讯领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上一些已经取得的成果，其中包括算术编码、字典式压缩方法以及Huffman码及其改进。关键字：数据压缩；数据存储；计算机通讯；多媒体技术 1.引言数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。在数据的存储和表示中常常存在一定的冗余度，一些研究者提出了不同的理论模型和编码技术降低了数据的冗余度。Huffman 提出了一种基于统计模型的压缩方法，Ziv Jacob 提出了一种基于字典模型的压缩方法。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机和通讯两个领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上的一些已经取得的成果。本文主要介绍了香农范诺编码以及哈弗曼算法的基本思想，运用其算法的基本思想设计了一个文件压缩器，用Java 语言内置的优先队列、对象序列化等功能实现了文件压缩器的压缩和解压功能。 2数据压缩算法的分类一般可以将数据压缩算法划分为静态的和动态的两类。动态方法又是又叫做适应性（adaptive）方法，相应的，静态方法又叫做非适应性方法（non-adaptive）。静态方法是压缩数据之前，对要压缩的数据经过预扫描，确定出信源数据的

数据压缩技术综述

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/eb6106980.html, 数据压缩技术综述作者：汪见晗来源：《科学与财富》2016年第04期摘要：在现今的电子信息技术领域，正发生着一场有长远影响的数字化革命。由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。本文从专利文献的视角对数据压缩技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与数据压缩相关的专利申请趋势、主要申请人分布，介绍了数据压缩技术的重点技术分支及其发展历程，并分析了全球数据压缩技术演进特点，并绘制了国内重点申请人的技术发展路线图。关键词：数据压缩；发展路线 1 数据压缩介绍 1.1 数据压缩的分类目前，通用的主流压缩方法分为无损压缩和有损压缩。无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩。数据统计冗余度的理论限制为2：1到5：1，所以无损压缩的压缩比一般比较低。这类方法广泛应用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据等需要精确存储数据的压缩，通常的无损压缩编码方法有香农-范诺编码，霍夫曼（Huffman）编码，算术编码，字典压缩编码等。有损压缩方法利用了人类视觉、听觉对图像、声音中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩的过程中损失一定的信息。虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了比较大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩，按照应用领域来分，有损压缩编码分为图像压缩编码，视频压缩编码，音频压缩编码。 2 数据压缩专利申请数据分析本章主要对全球和国内数据压缩专利申请情况以及国内外专利重要申请人进行分析，从中得到技术发展趋势，以及各阶段专利申请人所属的国家分布和主要申请人。其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。 2.1 全球专利申请状况 2.1.1 全球数据压缩专利申请量

五种大数据压缩算法

?哈弗曼编码 A method for the construction of minimum-re-dundancy codes, 耿国华1数据结构1北京:高等教育出版社,2005:182—190 严蔚敏,吴伟民.数据结构(C语言版)[M].北京:清华大学出版社,1997. 冯桂,林其伟,陈东华.信息论与编码技术[M].北京:清华大学出版社,2007. 刘大有,唐海鹰,孙舒杨,等.数据结构[M].北京:高等教育出版社,2001 ?压缩实现速度要求为了让它(huffman.cpp)快速运行，同时不使用任何动态库，比如STL或者MFC。它压缩1M数据少于100ms（P3处理器，主频1G）。压缩过程压缩代码非常简单，首先用ASCII值初始化511个哈夫曼节点： CHuffmanNode nodes[511]; for(int nCount = 0; nCount < 256; nCount++) nodes[nCount].byAscii = nCount; 其次，计算在输入缓冲区数据中，每个ASCII码出现的频率： for(nCount = 0; nCount < nSrcLen; nCount++) nodes[pSrc[nCount]].nFrequency++; 然后，根据频率进行排序： qsort(nodes, 256, sizeof(CHuffmanNode), frequencyCompare); 哈夫曼树，获取每个ASCII码对应的位序列： int nNodeCount = GetHuffmanTree(nodes); 构造哈夫曼树构造哈夫曼树非常简单，将所有的节点放到一个队列中，用一个节点替换两个频率最低的节点，新节点的频率就是这两个节点的频率之和。这样，新节点就是两个被替换节点的父

多媒体技术基础(数据压缩、标准、音频、图像)作业及答案

第二章作业作业总体要求： 1.认真独立的完成 2.让文件名重新命名为自己的学号，然后通过http://10.66.4.241提交。一．选择题 1.下列说法中不正确的是【B】。 A.有损压缩法会减少信息量 B.有损压缩法可以无失真地恢复原始数据 C.有损压缩法是有损压缩 D.有损压缩法的压缩比一般都比较大 2.下列属于无损压缩的是【B 】。 A．WA VE文件压缩成MP3文件 B.TXT文件压缩成RAR文件 C. BMP文件压缩成JPEG文件 D.A VI文件压缩成RM文件 3.图像序列中的两幅相邻图像，后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关，这是【 D 】。 A. 空间冗余 B.时间冗余 C.信息熵冗余 D.视觉冗余 4.衡量数据压缩技术性能好坏的主要指标是【C】。（1）压缩比（2）算法复杂度（3）恢复效果（4）标准化 A. （1）（3） B. （1）（2）（3） C. （1）（3）（4） D.全部 5.MPEG标准不包括下列哪些部分【C 】。 A.MPEG视频 B.MPEG音频 C.MPEG系统 D.MPEG编码 6.下列属于静态图像编码和压缩标准的是【B 】。 A．JPEG B.MPEG-1 C．MPEG-2 D.MPEG-4 7.声音信号是声波振幅随时间变化的【A 】信号. A.模拟 B.数字

C.无规律 D.有规律 8.在数字视频信息获取与处理过程中，下述顺序正确的是【A 】。 A.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换 B.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换 C.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换 D.采样、压缩、D/A变换、存储、解压缩、A/D变换 9.一般来说,表示声音的质量越高,则【C 】 A.量化位数越多和采样频率越低 B.量化位数越少和采样频率越低 C.量化位数越多和采样频率越高 D.量化位数越少和采样频率越高 10.5分钟双声道、16位采样位数、44.1kHZ采样频率声音的不压缩数据量是【 B 】。 A. 48.47MB B. 50.47MB C. 105.84MB D. 25.23MB 11.下列采集的波形声音【 D 】的质量最好。 A、单声道,8位量化，22.05kHz采样频率 B、双声道,8位量化，44.1kHz采样频率 C、单声道,16位量化，22.05kHz采样频率 D、双声道,16位量化，44.1kHz采样频率 12.频率在20HZ-20KHZ的被称为【 A 】 A. 可听声波 B. 次声波 C.超声波 D.超音波 13.MIDI是音乐与【 A 】结合的产物. A.计算机 B.通信 C.高科技 D.通讯 14.Windows中使用录音机录制的声音文本的格式是【B 】 A. MIDI B.WA V C.MP3 D.MOD

LZW算法优化及在雷达数据压缩中的应用

总第231期2009年第1期计算机与数字工程 Computer&D ig ital Eng ineer ing V o l.37No.1 32 LZW算法优化及在雷达数据压缩中的应用* 王志刚常传文茅文深 (中国电子科技集团公司28研究所南京 210007) 摘要 LZ W算法是一种性能优异的字典压缩算法,具有通用性强、字典在编解码过程中动态形成等优点,在无损压缩领域应用广泛。介绍了其算法原理,给出了程序实现的编码步骤,并选取一个实例进行详细分析。设计了一种哈希表对程序进行优化,显著降低检索字典时间,分别选取图片、雷达数据、文本文件进行编码速度对比,获得了较好的效果。最后,使用不同的数据分段选取若干典型的真实雷达数据进行试验,并与游程编码进行了对比,得出若干结论。关键词 LZ W;哈希表;优化;游程编码中图分类号 T P301.6 L Z W Algorithm Optimizing and the A pplicatio n in Radar Data Compression Wang Z hig ang Ch ang Chuanwen M a o W enshen (T he28th R esear ch Institute of CET C,N anjing 210007) A bstract L Z W(L em pe l Z iv We lch)algo r ithm is an outstanding dict io nary co mpr ession alg or ithm,which has ma ny excelle nce s such as str ong univer sal ability and can fo rm the dictionar y dy namic ally in coding and e nco ding,and is w idely used in lo ssle ss compr essio n field.T his a rticle intro duces the elem ents of L Z W,sho ws its pr og ra m steps o f co ding,and an a ly ses an exa mple in detail.A Hash T able is desig ned to optimize the pr og ram,which c an decr ease the se arching dictiona r y time o bser vably.I mag es,radar data,and text f iles a re cho sen to be coded r espectively.T he speeds are com pa red and pr ef era ble r esults ar e obtained.At last,w e cho o se seve ra l classica l re al r adar data to do ex periments by using dif fer ent da t a subsect io n,co mpare the re sults w ith R L E(R un L eng th Enco ding),and o bta in sev er al usef ul conclusio ns. Key words L Z W,H ash T able,o ptimize,R L E Class Nu mber T P301.6 1 引言如果按照压缩前后信息量划分,数据压缩算法可分为有损压缩和无损压缩,常见的无损压缩算法有游程RLE(Run Leng th Encoding)、霍夫曼、LZW(Lempel Ziv Welch)算法、算术编码等,LZW 算法是一种字典压缩算法,字典是在编解码过程中动态形成的,其突出的优点是通用性强,适合各种不同类型的待压缩信源,该算法被广泛应用于如今的数据压缩领域,如流行的压缩软件WINRAR和GIF图像。本文旨在研究LZW算法,并从数据结构的设计上对程序进行优化,使之满足实时应用的要求,最后利用雷达数据进行分析,讨论不同数据类型下的压缩效果,取得了较好的实验效果。 2 LZW算法介绍 LZW算法是在1984年由TA Welch对LZ编码中的LZ78算法修改而成的一种实用的算法。其不同于费诺编码、霍夫曼编码和算术编码,在使用时不需要对信源进行概率统计;也不同于游程编码,它既可以对重复字符编码,也可以对不同但重复出现的字符 *收稿日期:2008年10月6日,修回日期:2008年11月15日作者简介:王志刚,男,高级工程师,研究方向:信号与信息处理研究。

数据快速压缩算法的C语言实现

价值工程置，是一项十分有意义的工作。另外恶意代码的检测和分析是一个长期的过程，应对其新的特征和发展趋势作进一步研究，建立完善的分析库。参考文献： [1]CNCERT/CC.https://www.360docs.net/doc/eb6106980.html,/publish/main/46/index.html. [2]LO R,LEVITTK,OL SSONN R.MFC:a malicious code filter [J].Computer and Security,1995,14(6):541-566. [3]KA SP ER SKY L.The evolution of technologies used to detect malicious code [M].Moscow:Kaspersky Lap,2007. [4]LC Briand,J Feng,Y Labiche.Experimenting with Genetic Algorithms and Coupling Measures to devise optimal integration test orders.Software Engineering with Computational Intelligence,Kluwer,2003. [5]Steven A.Hofmeyr,Stephanie Forrest,Anil Somayaji.Intrusion Detection using Sequences of System calls.Journal of Computer Security Vol,Jun.1998. [6]李华,刘智,覃征,张小松.基于行为分析和特征码的恶意代码检测技术[J].计算机应用研究，2011，28（3）：1127-1129. [7]刘威，刘鑫，杜振华.2010年我国恶意代码新特点的研究.第26次全国计算机安全学术交流会论文集，2011，（09）. [8]IDIKA N,MATHUR A P.A Survey of Malware Detection Techniques [R].Tehnical Report,Department of Computer Science,Purdue University,2007. 0引言现有的压缩算法有很多种，但是都存在一定的局限性，比如：LZw [1]。主要是针对数据量较大的图像之类的进行压缩，不适合对简单报文的压缩。比如说，传输中有长度限制的数据，而实际传输的数据大于限制传输的数据长度，总体数据长度在100字节左右，此时使用一些流行算法反而达不到压缩的目的，甚至增大数据的长度。本文假设该批数据为纯数字数据，实现压缩并解压缩算法。 1数据压缩概念数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间。常用的压缩方式[2,3]有统计编码、预测编码、变换编码和混合编码等。统计编码包含哈夫曼编码、算术编码、游程编码、字典编码等。 2常见几种压缩算法的比较2.1霍夫曼编码压缩[4]：也是一种常用的压缩方法。其基本原理是频繁使用的数据用较短的代码代替，很少使用的数据用较长的代码代替，每个数据的代码各不相同。这些代码都是二进制码，且码的长度是可变的。 2.2LZW 压缩方法[5,6]：LZW 压缩技术比其它大多数压缩技术都复杂，压缩效率也较高。其基本原理是把每一个第一次出现的字符串用一个数值来编码，在还原程序中再将这个数值还成原来的字符串，如用数值0x100代替字符串ccddeee"这样每当出现该字符串时，都用0x100代替，起到了压缩的作用。 3简单报文数据压缩算法及实现 3.1算法的基本思想数字0-9在内存中占用的位最大为4bit ，而一个字节有8个bit ，显然一个字节至少可以保存两个数字，而一个字符型的数字在内存中是占用一个字节的，那么就可以实现2:1的压缩，压缩算法有几种，比如，一个自己的高四位保存一个数字，低四位保存另外一个数字，或者，一组数字字符可以转换为一个n 字节的数值。N 为C 语言某种数值类型的所占的字节长度，本文讨论后一种算法的实现。 3.2算法步骤 ①确定一种C 语言的数值类型。 —————————————————————— —作者简介：安建梅（1981-），女，山西忻州人，助理实验室，研究方向为软件开发与软交换技术；季松华（1978-），男，江苏南通人，高级软件工程师，研究方向为软件开发。数据快速压缩算法的研究以及C 语言实现 The Study of Data Compression and Encryption Algorithm and Realization with C Language 安建梅①AN Jian-mei ；季松华②JI Song-hua （①重庆文理学院软件工程学院，永川402160；②中信网络科技股份有限公司，重庆400000）（①The Software Engineering Institute of Chongqing University of Arts and Sciences ，Chongqing 402160，China ； ②CITIC Application Service Provider Co.，Ltd.，Chongqing 400000，China ）摘要：压缩算法有很多种，但是对需要压缩到一定长度的简单的报文进行处理时，现有的算法不仅达不到目的，并且变得复杂，本文针对目前一些企业的需要，实现了对简单报文的压缩加密，此算法不仅可以快速对几十上百位的数据进行压缩，而且通过不断的优化，解决了由于各种情况引发的解密错误，在解密的过程中不会出现任何差错。 Abstract:Although,there are many kinds of compression algorithm,the need for encryption and compression of a length of a simple message processing,the existing algorithm is not only counterproductive,but also complicated.To some enterprises need,this paper realizes the simple message of compression and encryption.This algorithm can not only fast for tens of hundreds of data compression,but also,solve the various conditions triggered by decryption errors through continuous optimization;therefore,the decryption process does not appear in any error. 关键词：压缩；解压缩；数字字符；简单报文Key words:compression ；decompression ；encryption ；message 中图分类号：TP39文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）35-0192-02 ·192·

数据压缩的基本原理和方法(pdf 87页)

第三章多媒体数据压缩

3.1 数据压缩的基本原理和方法

3.1 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），它的数据量约为7.37Mb/帧，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，采样速率选为44.1kH Z ，则双声道立体声声音每秒将有176KB的数据量。

3.1 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。

3.1.1 数据冗余的类型 ?空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。 –一幅图象中同一种颜色不止一个象素点，若相邻的象素点的值相同，象素点间（水平、垂直）有冗余。 –当图象的一部分包含占主要地位的垂直的源对象时，相邻线间存在冗余。

3.1.1 数据冗余的类型 ?时间冗余：时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。 –音频的前后样值之间也同样有时间冗余。 –若图象稳定或只有轻微的改变，运动序列帧间存在冗余。

实时数据压缩算法(GE Historian Compression Methods)

申明：本文中思想及图片都是参照EVSystems（网址如下）说明文档，版权归其所有，鄙人只管翻译和归纳。要转载本文也请说明出处，谢谢！ https://www.360docs.net/doc/eb6106980.html, sfriedenthal@https://www.360docs.net/doc/eb6106980.html, 实时数据压缩算法（GE Historian Compression Methods）一、GE Historian Compression Methods 1. CC：Collector Compression ‘X’表示丢弃的数，圆表示保留的数。方法：选一个点为起始点，以此点为中心，在y轴方向规定一个‘Dead band’区域，在区域内的点丢弃，直到遇到一个不再区域内的点，该点作为新的起始点，从而设定新的‘Dead band’区域。此方法的缺点是：不能丢弃‘保持斜率不变’的点，如图中‘Constant slope line’。 2. AC：Archive Compression（存档压缩）此方法通过判断斜率区域来丢弃多余的点，可识别并丢弃‘保持斜率不变’的点，AC一般在CC之后使用。具体实现方法在下文中说明。 CC和AC组合实现实时数据压缩，统称为：GE Historian Compression Methods

二、OSI PI Swinging Door Comrpession（美国OSI公司：游泳门压缩）方法：选一个点为起始点（存储点）如图中‘Archived Point’，图中‘New Point ’称为当前点。然后依次选取后面的点（做当前点）做平行四边形，如下图所示：当产生的平行四边形不能容纳上个存储点到当前点之间的所有数据点时，即有数据点落在当前平行四边形覆盖面积之外时，则将‘当前点’的前一个数据点保存，作为新的存储点，其他点舍弃。以此往复。如下图所示：判断一个点是否在当前平行四边形覆盖面积之内的方法如下图（能看懂就不翻译了）：该方法的缺点是：计算量大，CPU占时太多，程序实现复杂。 GE Historian Compression Methods和Swinging Door Comrpession不同之处在于:其丢弃点动作的触发条件不一样，它不计算一个点是否在平行四边形中，通过斜率范围来判断，即判断“存储点和但前点之间连线是否与他们中间各个点的dead band 线相交”，其判断方法及整体示意图如下两图所示：

多媒体数据压缩技术综述

南昌大学研究生(工程硕士)2006～2007学年第二学期期末考试试卷课程名称：《多媒体技术》专业：软件工程学生姓名：学号：C2007271 学院：信息工程学院得分：任课教师签：洪春勇时间：2007.8 多媒体数据压缩技术综述摘要：本文侧重介绍多媒体各种数据类型和数据描述，讨论数据

压缩技术在各种媒体数据上的应用及发展趋势。关键词：多媒体数据、数据压缩、JPEG、MPEG-4、发展趋势、一、引言多媒体在我国的定义是：能对多种载体(媒介)上的信息和多种存储体(媒介)上的信息进行处理的技术。多媒体传统关键技术主要集中在以下四类中：数据压缩技术、大规模集成电路（VLSI）制造技术、大容量的光盘存储器（CD-ROM）、实时多任务操作系统。因为这些技术取得了突破性的进展，多媒体技术才得以迅速的发展。网络技术的发展使多媒体技术的应用空间得到了快速拓展。但是网络现状的局限性也使得各种多媒体技术应用受到制约，因此对于多媒体数据的压缩技术显得非常重要和关键。二、多媒体数据类型及其数据描述（一）多媒体数据类型 1.文字文字是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在计算机发展的早期，比较实用的终端为一般文字终端，在屏幕上显示的都是文字信息。由于人们在现实生活中用语言进行交流，所以开始时文字终端比较流行，但是后来出现了图形、图像、声音等媒体，这样也就相应地出现了多种终端设备。在现实世界中，文字是人们进行通信的主要形式，文字包括西文与中文。在计算机中，文字用二进制编码表示，即使用不同的二进制编码来代表不同的文字。

2．音频音频（Audio）指的是20HZ～20kHz的频率范围，但实际上“音频”常常被作为“音频信号”或“声音”的同义语，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。 3.视觉媒体能够利用视觉传递信息的媒体都是视觉媒体。位图图像、矢量图像、动态图像、符号等都是视觉媒体。 4.动画动画是指运动的画面，动画在多媒体中是一种非常有用的信息交换工具。计算机动画的研究始于20世纪60年代初期。1963年Bell实验室制作了第一部计算机动画片。最初主要集中在二维动画的研制，作为示教和辅助制作传统动画片之用。三维计算机动画的研究始于20世纪70年代初，但真正进入实用化还是80年代中后期。随着具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，以及三维造型技术、真实感图形生成技术的迅速发展，推出了一些可生成具有高逼真度视觉效果的实用化、商品化的三维动画系统。20世纪90年代初，计算机动画技术成功地应用于电影特技，取得了出色的成就，由此可见计算机动画技术的重要意义。（二）多媒体数据的描述 1.音频文件在多媒体声音处理技术中，最常见的几种声音存储格式是：WAVE波形文件，MIDI音乐数字文件和目前非常流行的MP3

《数据压缩技术》教学设计

数据压缩技术一、课程标准中的相关内容 1．认识多媒体技术对人类生活、社会发展的影响 2．初步了解多媒体信息采集、加工原理 3．掌握应用多媒体技术促进交流并解决实际问题的思想与方法二、教学目标 1．知识与技能 ①理解压缩的含义 ②理解实现数据压缩的条件 ③分别了解无损压缩和有损压缩 ④了解无损压缩的简单原理 ⑤初步掌握二叉树编码 2．过程与方法 ①通过阅读、观察、探索等方式理解数据压缩技术 ②设计一系列渐进式问题引导学生自主探究。 3．情感态度与价值观 ①理解和领悟交流的乐趣 ②培养分析能力和信息归纳能力 ③加深对本学科的技术分支认识三、学生分析本课的教学对象是高中一年级的学生。学生通过在初中阶段的系统学习，已经地掌握了一定信息处理能力，如文本处理，图像处理，压缩处理等，但大部分学生对此多局限于操作层面，与原理上的理解认知并不同步。特别是对于技术层面较高的知识，学生之间的差异就更大了。本课时对操作和理解原理能力同步性要求较高，为了让学生能够顺利的完成任务，获得成就感，任务的设计必须有一定的层次关系，且有充足的学习资源配套使用。四、教材分析

本内容选自选修2《多媒体技术应用》第3.2.6节《数据压缩技术》（P46）。高中阶段的课程，尤其是选修模块，较初中阶段更强调理论与实践的结合——已不是单纯的熟练操作，还应从原理上去把握技术的实质，这也体现了课标中“原理性”的要求。对于数据压缩技术，其实很多学生使用计算机的时候都在不知不觉中享受着它带来的便利，只是他们对此并没有足够的认识而已。课本对数据压缩技术的介绍概括性较强。如果仅仅照本宣科的话，学生的理解是有一定困难的，也容易让他们对原理性的知识产生抗拒感。经过对教材的多次梳理，我确定了教学的重点为数据压缩技术的概念、类型和实现条件；难点为二叉树编码的原理。五、教学重点难点 1.教学重点： ①压缩的概念与实现条件 ②压缩的两种基本类型——无损压缩和有损压缩 2.教学难点： ①理解压缩实现的原理 ②初步掌握二叉树编码六、教学策略新课程标准中特别强调从问题解决出发，让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。特别强调结合学生的生活和学习实际设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法，同时鼓励学生将所学的信息技术积极应用到生产、生活乃至技术革新等实践活动中。本节主要采用“问题解决”的教学模式。“问题解决”教学模式是指依据教学内容和要求，由教师创设问题情境，以问题的发现、探究和解决来激发学生求知欲和主体意识，培养学生的实践和创新能力的一种教学模式。其中，教师创设问题情境是教学设计的中心环节，即围绕某一“问题”进行渐进式的、全方位的设问。流程如下图所示

哈夫曼数据压缩算法的实现及性能分析

不同排序算法的实现和性能比较学院信息学院专业计算机系统结构姓名张凯歌学号1201001179 指导教师岳昆（副教授）

一、引言 (3) 二、排序算法 (3) 三、算法实现及性能比较 (4) 附录 (9) 参考文献 (16)

一、引言排序是日常生活和工作中的一个常见问题，其目的是将一组原本无序的数据元素（或记录）序列，按照人们所需要的顺序，排列成有规律的按关键字有序的序列。在现实生活中，人们要用到排序。如：学生成绩往往需要按照成绩高低或按学号从前到后排序；在图书馆众多的图书中，需要按照各个学科将书籍归类；排队时从高到低的顺序排队等问题。同样，排序也是计算机程序设计中的一个非常重要的操作，在计算机软件设计中占有极其重要的地位。本文将对排序算法中直接插入排序、快速排序和简单选择排序三种算法的实现做一些研究。二、排序算法排序是计算机内部经常进行的一种操作，其目的是将一组无序的记录序列调整为有序的记录序列，其可分为内部排序和外部排序（这里我们所说的排序只指前者）。下面我们将对这五中算法进行简单介绍和分析，然后通过实验数据给出五种中算法的性能比较。 (1) 插入排序（insertion sort）：插入排序的思想是将一组无序的元素（这里我们用正整数来代替）分别插入一个已经有序的的数组里，并保证插入后的数组也是有序的。当所有无序组的元素都插入完毕时，一个有序数组构造完成。数组n[1…r]为初始的一个无序数组（为了直观起见，我们这里设定数组从1开始，而不是0），则n[1]默认为只有一个元素的有序数组，n[2]插入只有n[1]构成的有序数组中，则此时有序数组的元素数量变为2。以此类推，到第i个元素时，前i-1个元素已经是有序的，此时只需将第i个元素插入到有序数组中并使之保持有序。如此直至最后一个元素插入完毕，整个插入排序完成。 (2) 冒泡排序（bubble sort）：冒泡排序每遍历一次数组，便将最大的元素放到数组最后边。下次遍历将次大的元素放到数组倒数第二位，依次类推，直至将最小的元素放到最前边，此时冒泡排序完成。 (3) 堆排序（heap sort）：堆排序与其他排序算法最大的区别是它依靠一种特殊的数据结构——堆来进行排序。堆是一种完全二叉树，并且根节点不大于左右子树中的所有节点（这里描述的是小根堆，大根堆的话情况恰好相反），n[i]<=n[2*i]&&n[i]<=n[2*i+1]。因此堆排序算法首先要将给出的无序数组构造成一个堆，然后输出根节点（最小元素），将剩余元素重新恢复成堆，再次输出根节点。依次类推，直至最后一个节点输出，此时堆排序完成。

数据压缩技术技术发展的现状及趋势

数据压缩技术技术发展的现状及趋势摘要：由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。关键字：数据压缩现状趋势 Abstract: As digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. Keywords: data compression Status Trend 一．数据压缩的概念及现状数据压缩，通俗地说，就是用最少的数码来表示信号，其作用是：能较快地传输各种信号。对于数据压缩技术而言，最基本的要求就是要尽量降低数字化的在码事，同时仍保持一定的信号质量。不难想象，数据压缩的方法应该是很多的，但本质上不外乎上述完全可逆的冗余度压缩和实际上不可逆的嫡压缩两类。冗余度压缩常用于磁盘文件、数据通信和气象卫星云图等不允许在压缩过程中有丝毫损失的场合中，但它的压缩比通常只有几倍，远远不能满足数字视听应用的要求。在实际的数字视听设备中，差不多都采用压缩比更高但实际有损的媳压缩技术。数据压缩主要分为2种： 1.数据中间常存在一些多余成分，既冗余度。如在一份计算机文件中，某些符号会重复出现、某些符号比其他符号出现得更频繁、某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，这些冗余部分便可在数据编码中除去或减少。冗余度压缩是一个可逆过程，因此叫做无失真压缩。 2.数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。如图片中常常有色彩均匀的背影，电视信号的相邻两帧之间可能只有少量的变化影物是不同的，声音信号有时具有一定的规律性和周期性等等。因此，有可能利用某些变换来尽可能地去掉这些相关性。但这种变换有时

数据压缩技术第七章习题答案

第7章习题答案：补充作业：１、简述子带编码的原理，并画出基本结构图。子带编码利用Ｍ个带通滤波器把信号频带分解成若干个子带，通过移频将各子带信号转到基带后按奈奎斯特速率重新取样，再对取样值进行通常的数字编码并复合成一个统一的船数码流。接收端首先将总码流分解成相应的子代码流，然后解码并将信号从基带重新“搬移”回原来的子带频率位置，再将所有子带的滤波输出相加就可合成接近于原始信号的重建信号。 SBC 的基本结构框图：２、简述整数半带数字滤波器组分析与综合系统的原理，并画出该系统的原理框图。一维信号x(n)分别通过两个冲激响应为h0(n)和h1(n)的半带滤波器，分解成低频分量x0(n)和高频分量x1(n)后，都经2：1抽取器（标记为“↓2”）重新取样，使得抽样后的两个子带信号x0(n)和x1(n)的总数据量与原全带信号x(n)的相同。综合端1：2内插器（标记为“↑2”）的作用是在其输入的每个取样间都插入1个零值，使每个子带信号都能与全带信号同长，频谱的重复周期也和全带信号一致，而最终的子代信号插值和频谱搬移则分别由综合滤波器g0(n)和g1(n)完成。将综合器滤波器组的输出相加，使得到最后的重建信号y(n)。３、整数半带分析和综合滤波的整个分析与综合系统中，信号完全重建的条件是什么？ 0011()()()()2jw jw jw jw G e H e G e H e += ()() 0011()()()()0jw j w jw j w G e H e G e H e ππ+++= 式中0()jw H e 、1()jw H e 和0()jw G e 、1()jw G e 分别是分析滤波器h 0(n )和h 1(n ) 和综合滤波器g 0(n )和g 1(n )的频率响应函数。

压缩技术

压缩技术Compression Techniques基本的压缩技术有：空格压缩(Null Compression) 将一串空格用一个压缩码代替，压缩码后面的数值代表空格的个数。游长压缩(Run-Length Compression)它是空格压缩技术的扩充，压缩任何4个或更多的重复字符的串。该字符串被一个压缩码、一个重复字符和一个代表重复字符个数的值所取代。关键字编码(Key-word encoding）创建一张由表示普通字符集的值所组成的表。频繁出现的单词如for、the或字符对如sh、th，被表示为一些标记（token），用来保存或传送这些字符。哈夫曼统计方法(Huffman statistical method）这种压缩技术假定数据中的字符有一个变化分布，换句话说，有些字符的出现次数比其余的多。字符出现越频繁，用于编码的位数就越少。这种编码方案保存在一张表中，在数据传输时，它能被传送到接收方调制解调器使其知道如何译码字符。因为压缩算法是基于软件的，所以实时环境中，存在着额外开销，会引起不少问题。而文件备份、归档过程中的压缩不会有什么问题。使用高性能的系统有助于消除大部分的额外开销和性能问题。另外，压缩消除了文件的可移植性，除非解压缩软件也与文件一起传送。注意，有些文件已经被压缩，进一步的外部压缩不会有任何好处，一些图形文件格式，如标签映象文件格式（TIFF），就已经包含了压缩。存储系统压缩Storage System Compression存储系统压缩在讨论文件存储的压缩算法之前，应该明确文件压缩不同于磁盘编码。磁盘编码通常由磁盘驱动器把更多的数字1和0写到磁盘的物理表面上。文件压缩把文件中的字符和位串挤压到更小的尺寸。它在文件信息传送到硬盘驱动器的写头之前由软件完成。现代的使用编码的硬盘驱动器只是从CPU接收1和o的位流，并且把它们压挤到比没有使用编码小得多的空间中。磁盘编码简单讨论到这儿，下面将着重讨论文件压缩。磁盘记录系统如硬盘驱动器通过改变磁盘表面的磁场来记录信息。两种可能状态间的磁场变化称为磁通翻转（flux transition）。简单地说，磁通翻转代表数字1，磁通不翻转代表数字0。编码提供了一种方法使每个磁通翻转代表更多数字信息。改进调频制 MFM(Modified frequency modulation）将一个磁通翻转表示多个1，将磁通不翻转表示多个0。编码技术包括下述几种。游长受限码（Run Length limited(RLU））把位组合格式表示为代码，可以用较少的磁通翻转来存储。与MFM相比，存储容量提高了50%。改进的游长受限码（Advanced run length limited(ARLL) 通过把位组合格式转换成能用四倍密度磁通翻转来存储的代码，从而把MFM的记录密度翻了一倍。因为磁盘编码是由硬盘驱动器在硬件级自动处理的，这里没有必要进一步讨论。当你购买一个硬盘驱动器，它使用一种编码方案而获得一定的容量，但是只要驱动器的容量满足你的要求，购买后，就不必关心它的编码方案了。文件压缩文件压缩的实现有几种方式，提供的各种工具使你能每次压缩一个文件，或压缩一组文件。一组文件能压缩成单个文件，更易于传送到其它用户，解压缩工具把文件解开。一个流行的共享文件压缩工具称为PKZIP（威斯康辛州Glendale的PKWARE公司），

数据压缩

数据压缩浅述数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间。数据压缩包括有损压缩和无损压缩。例如，如果我们将“compression”编码为“comp”那么这篇文章可以用较少的数据位表示。一种流行的压缩实例是许多计算机都在使用的ZIP 文件格式，它不仅仅提供了压缩的功能，而且还作为归档工具（Archiver）使用，能够将许多文件存储到同一个文件中。无损压缩算法通常利用了统计冗余，这样就能更加简练地、但仍然是完整地表示发送方的数据。如果允许一定程度的保真度损失，那么还可以实现进一步的压缩。例如，人们看图画或者电视画面的时候可能并不会注意到一些细节并不完善。同样，两个音频录音采样序列可能听起来一样，但实际上并不完全一样。有损压缩算法在带来微小差别的情况下使用较少的位数表示图像、视频或者音频。一些机制是可逆的，这样就可以恢复原始的数据，这种机制称为无损数据压缩；另外一些机制为了实现更高的压缩率允许一定程度的数据损失，这种机制称为有损数据压缩。事实上，多媒体信息存在许多数据冗余。例如，一幅图像中的静止建筑背景、蓝天和绿地，其中许多像素是相同的如果逐点存储，就会浪费许多空间，这称为空间冗余。又如，在电视和动画的相邻序列中，只有运动物体有少许变化，仅存储差异部分即可，这称为时间冗余。此外还有结构冗余、视觉冗余等，这就为数据压缩提供了条件。总之，压缩的理论基础是信息论。从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有的冗余的描述，这个本质的东西就是信息量。许多无损数据压缩系统都可以看作是四步模型，有损数据压缩系统通常包含更多的步骤，例如它包括预测、频率变换以及量化。? 无损压缩是指使用压缩后的数据进行重构(或者叫做还原，解压缩)，重构后的数据与原来的数据完全相同；无损压缩用于要求重构的信号与原始信号完全一致的场合。一个很常见的例子是磁盘文件的压缩。根据目前的技术水平，无损压缩算法一般可以把

曲线数据压缩方法与实现

曲线数据压缩方法与实现【摘要】本文主要讨论了曲线矢量数据的压缩算法，分析将其运用到等高线或其他曲线矢量数据压缩。在Spliting算法基础上提出了一种针对无拓扑矢量数据的快速压缩算法，并在AUTOCAD中实现该算法过程。【关键词】矢量数据，压缩算法，精确度，等高线一﹑引言在计算机自动制图中应用计算机处理已得到的数字化的资料就不能不注重计算机的容量和计算量。因此，就产生了计算机自动制图中的曲线压缩问题。曲线压缩实质上是信息压缩问题，从信息论上讲曲线矢量数据压缩就是从组成曲线的点序集合A中抽取一个点序子集。用这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内对该子集从内容上尽可能地反映原集合，而于数量上则尽可能精简。由于各种原因，系统接收的原图数据中，有一些等高线、曲线等线状要素的坐标点非常密集，存在大量冗余点。冗余点不但占用大量存储空间，使曲线上出现许多不应有的微小波动，还给对曲线的编辑带来困难。这有时是不必要的，而且常常造成系统处理受限制。因此，需要利用一定的压缩算法消除冗余点，对数据进行简化，并且在保证精度的前提下使曲线具有原来的轮廓和关系，节约存储空间。曲线矢量数据压缩是从组成曲线的点序集合A中抽取一个点序A’，也就是说A’是A中的一部分，不是新的点。而由曲线拟合的方法也可以得到一个逼近的曲线，但拟合出来的曲线不一定通过原来曲线的点，为了避免误差的传递还是用上述方法压缩。二、曲线压缩方法讨论对于封闭曲线它是先确定曲线最左边或最右边两点作为起始端点，而对于非封闭曲线可选择两个断点为起始点，如图1，图1 找出两端点之间的曲线上的离散点与两端点的连线的最大距离点，如果该距离值大于给定的精度值，则保留该点，如：2′大于精度值则保留2点。如果2′小