多媒体数据压缩与存储技术习题

第四章 多媒体数据压缩与存储技术习题

4-1填空题

1．自信息函数是 的函数。必然发生的事件概率

为 ，自信息函数值为 。把 叫作信息熵或简称熵（Entropy ），记为 。

2．所有概率分布p j 所构成的熵，以 为最大，因此，可设法改变信源

的概率分布使 ，再用最佳编码方法使 来达到高效编码的目的。

3．MPEG 中文翻译“动态图像专家组”，MPEG 专家组推出的MPEG-1标准中文含

义是 标准，它包括 四部分。

4．CD-DA 中文含义 ，其相应的国际标准称为 书标准。CD-ROM

中文含义 ，其相应的国际标准称为 书标准。

5．在CD-ROM 光盘中，用 代表“1”，

而 代表“0”，为保证光盘上的信息能可靠读出，把“0”的游程最小长度限制在 个，而最长限制在 个。

6．DVD 原名 ，中文翻译 。DVD 光盘按单/双面与

单/双层结构可以分为 四种。按照DVD 光盘的不同用途，可以把它分为： ， ， ， ， ， 。

4-2简答题

1．请解释信息熵的本质为何？

2．请解释在MPEG 压缩算法中，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I 帧）

的原因。

3．简要说明光盘的类型有哪些？

4．DVD 有哪些类型？DVD 存储容量大大增加的原因是什么？

4-3应用题

1．某信源有以下6个符号，其出现概率如下：

求其信息熵及其Huffman 编码？

2．设某亮度子块按Z 序排列的系数如下：

⎭

⎬⎫⎩⎨⎧=8/1 8/1 8/1 8/1 4/1 4/1 654321a a a a a a X

k 0 1 2 3 4 5 6 7-63

系数： 12 4 1 0 0 -1 1 0 0

请按JPEG基本系统对其进行编码。

4-4计算题

1．请计算52速光盘的传输速率。

4-5上机应用题

1．请用Nero Express 7将上一章编辑的电影剪辑制作成VCD。

第四章多媒体数据压缩与存储技术习题解答

4-1填空题

1．自信息函数是度量信息不确定性的多少的函数。必然发生的事件概率为1 ，自信息函数值为 0 。把自信息量的概率平均值叫作信息熵或简称熵（Entropy），记为 H（X）。

2．所有概率分布p j所构成的熵，以等概率时为最大，因此，可设法改变信源的概率分布使其尽可能地非均匀，再用最佳编码方法使平均码长逼近信源的熵来达到高效编码的目的。

3．MPEG中文翻译“动态图像专家组”，MPEG专家组推出的MPEG-1标准中文含义是多媒体运动图像及其伴音的压缩编码标准，它包括MPEG系统、MPEG视频)、MPEG音频)、测试和验证四部分。

4．CD-DA中文含义数字激光唱盘，其相应的国际标准称为红皮书标准。CD-ROM中文含义只读光盘，其相应的国际标准称为黄皮书标准。

5．在CD-ROM光盘中，用凹坑和非凹坑之间机械性的跳变边沿代表“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，为保证光盘上的信息能可靠读出，把“0”的游程最小长度限制在 2 个，而最长限制在 10 个。

6．DVD原名 digital video disc ，中文翻译数字视盘。DVD光盘按单/双面与单/双层结构可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种。按照DVD光盘的不同用途，可以把它分为： DVD－ROM ， DVD－Video ，

DVD－Audio ， DVD－R ， DVD－RAM ， DVD-RW 。

4-2简答题

1．请解释信息熵的本质为何？

答：自信息函数是度量信息不确定性的多少的函数，把自信息量的概率平均值，叫作信息熵或简称熵（Entropy），记为H（X）。已经证明，H（X）为离散无记忆信源进行无失真编码的极限。

2．请解释在MPEG压缩算法中，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I帧）的原因。

答：在MPEG-1压缩标准中，定义了三种类型图像：帧内图（Intra Pictures ，I）、预测图（Predicted Pictures，P）和插补图，即双向预测图（Bidirectional Predicted，B）。

在上面的三种类型图像中，只有帧内图（Intrapictures ，I）未采用运动补偿编码技术，采用直接对原始图像数据压缩，因此，为保证质量，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I帧）。

3．简要说明光盘的类型有哪些？

激光唱盘、CD-ROM、数字激光视盘等等统称为光盘。按照将信息写入光盘和从

光盘读取信息的性质看，目前光盘可分为三种：只读光盘、一次写入式光盘、可擦写光盘。

4．DVD 有哪些类型？DVD 存储容量大大增加的原因是什么？

答：1）DVD 盘的记录区域从CD 盘片面积86cm 2提高到86.6cm 2，这样记录容量

提高了1.9%；

2）DVD 中将数值孔径由CD 盘片的0.45加大到0.6最小凹坑的长度从CD 盘片的0.834微米缩小到0.4微米，DVD 光道之间的间距由CD 盘片的1.6微米缩小到0.74微米，总的容量提高了4.486倍。

3）使用DVD 盘的两个面来记录数据，以及在一个单面上制作好几个数据记录层，可大大增加DVD 盘片的存储容量。

4-3应用题

1．某信源有以下6个符号，其出现概率如下：

求其信息熵及其Huffman 编码？

解：

（1）H （X ）=-(1/4)log 2(1/4)×2 -(1/8)log 2(1/8) ×4

=4/4+12/8=2.5 (bit/字符)

（2）Huffman 编码过程如下图示：

图4-1 习题4-3 1的图

（3）上述编码的平均码字长度为：

R=0.25*2*2+0.125*3*4 =2.5

（4）上述编码的编码效率为η=2.5/2.5=100%

⎭⎬⎫⎩⎨⎧=8/1 8/1 8/1 8/1 4/1

4/1 654321a a a a a a X