第六章多媒体数据压缩编码技术第一节
《多媒体技术》 第二讲 多媒体数据压缩技术(第1—2节)课堂笔记及练习题
多媒体技术第二讲多媒体数据压缩技术（第1—2节）课堂笔记及练习题主题：第二讲多媒体数据压缩技术（第1—2节）学习时间： 4月4日--4月10日内容：第二讲多媒体数据压缩技术第一节多媒体数据和信息转换一、多媒体间的信息转换为了便于交流信息，需要对不同的媒体信息进行转换。
下表是部分媒体之间说明：＊易＊＊较困难＊＊＊很困难二、多媒体数据文件格式多媒体文件的格式很多，下表介绍常用文件格式的特点和应用场合。
三、多媒体数据的信息冗余多媒体计算机系统主要采用数字化方式，对声音、文字、图形、图像、视频等媒体进行处理。
数字化处理的主要问题是巨大的数据量。
一般来说，多媒体数据中存在以下种类的数据冗余：1）空间冗余：一些相关性的成像结构在数字化图像中就表现为空间冗余。
2）时间冗余：两幅相邻的图像之间有较大的相关性，这反映为时间冗余。
3）信息熵冗余（编码冗余）：信息熵是指一组数据所携带的信息量。
如果图像中平均每个像素使用的比特数大于该图像的信息熵，则图像中存在冗余，这种冗余称为信息熵冗余。
4）结构冗余：有些图像从大域上看存在着非常强的纹理结构，例如布纹图像和草席图像，我们说它们在结构上存在冗余。
5）知识冗余：有许多图像的理解与某些基础知识有较大的相关性。
这类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。
6）视觉冗余：人类视觉系统对于图像场的任何变化，并不是都能感知的。
这类冗余我们称为视觉冗余。
7）其他冗余：例如由图像的空间非定常特性所带来的冗余。
以上所讲的是多媒体数据的信息冗余。
设法去掉信号数据中的冗余，就是数据压缩。
第二节常用的数据压缩技术一、数据压缩编码方法1）根据解码后数据与原始数据是否完全一致来进行分类：① 可逆编码(无失真编码)，如Huffman编码、算术编码、行程长度编码等。
② 不可逆编码(有失真编码)，常用的有变换编码和预测编码。
2）根据压缩的原理进行划分：① 预测编码：它是利用空间中相邻数据的相关性，利用过去和现在出现过的点的数据情况来预测未来点的数据。
第六章多媒体数据压缩编码技术第一节pppt课件(专业版)
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信息熵冗余
理论状态下，b(yi)应设为：
b(y)logp
i
2i
式中，pi是yi的发生概率、由于要预先估算出
{p,p...p } 很困难．因此 实际上一般取：
01
k1
b(y)b(y)...b(y)
0
1
k 1
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。
.
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 ❖ 为数据平安保密而开发的数据压缩编码
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四、压缩编码方法分类
多媒体数据压缩编码
无失真编码
统计编码
行程编码 LZW编码 霍夫曼编码 算术编码
有失真编码
预测编码 变换编码 分析合成编码
DPCM编码 ADPCM编码
K-L变换 DCT变换
量化编码 小波变换编码 分行图像 子带编码
.
五、压缩编码方法的评价
衡量一种数据压缩方法好坏有三个重要指标： ❖ 压缩比要大 ❖ 实现压缩的算法要简单，压缩解压缩速度快， 尽可能实时压缩解压 ❖ 恢复效果要好，尽可能恢复原始数据
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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 k1 p•logpi
i
2
i0
E为信息熵 k为数据类数或码元 的个数 Pi为发生概率
.
信息熵冗余
编码时，为使单位数据量d等于E或接近E：
k1
d pb(y)
i
i
i0
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
.
第一节 多媒体数据压缩编码概述
《多媒体技术》ppt课件
将数据分散存储在多个节点上，提 高数据可靠性和访问效率。
多媒体数据存储的发展趋势
01
02
03
04
大容量存储
随着数据量的不断增长，多媒 体存储设备将向更大容量、更
高密度方向发展。
高速传输
提高数据传输速率是多媒体存 储技术的重要发展方向，以满
足实时处理和传输的需求。
数据安全
加强数据备份、恢复和加密等 安全措施，保障多媒体数据的
多媒体网络通信的协议与标准
1
常用的多媒体网络通信协议包括RTP、RTCP、 RTSP等。
2
多媒体网络通信标准包括H.323、SIP、WebRTC 等。
3
这些协议和标准规定了多媒体信息在网络中的传 输方式、控制信令、编码格式等。
多媒体网络通信的应用实例
视频会议系统
通过多媒体网络通信实现远程视频会议，支 持多人同时参与。
在线教育系统
利用多媒体网络通信实现远程教育，包括在 线课程、实时互动等。
视频监控系统
通过多媒体网络通信实现远程视频监控，支 持实时查看、录像回放等功能。
社交媒体应用
在社交媒体中，多媒体网络通信被广泛应用 于音视频通话、直播等功能。
06
多媒体技术的应用系统
多媒体会议系统
01
视频会议
支持远程视频会议，实现音视频实 时传输和交互。
文本编辑、排版、检索、翻译等。
图形与图像数据的表示与处理
图形与图像的基本概念 矢量图与位图、分辨率、颜色模型等。
图形与图像的数字化表示 点阵表示法、参数表示法等。
图形与图像的输入与输出
扫描仪、数码相机等输入设备；显示 器、打印机等输出设备。
图形与图像的处理与应用
《多媒体技术基础及应用》模拟试卷和答案
《多媒体技术基础及应用》模拟试卷和答案一、单项选择题 1．多媒体技术未来发展的方向是( )。
（1）高分辨率，提高显示质量。
（2）高速度化，缩短处理时间。
（3）简单化，便于操作。
（4）智能化，提高信息识别能力。
A（1）（2）（3） B（1）（2）（4） C（1）（3）（4） D 全部2．数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是( )。
A 数字编码器B 数字解码器C 模拟到数字的转换器(A/D转换器)D 数字到模拟的转换器(A/D转换器)3. 30分钟双声道、16位采样位数、22.05kHz采样频率声音的不压缩的数据量？( )（A）1.26MB （B）2.52MB （C）3.52MB （D）25.20MB4. 20秒钟NTSC制640×480分辨率24位真彩色数字视频的不压缩的数据量是多少？( )（A）527.34MB （B）52.73MB （C）500.20MB （D）17.58MB5.全电视信号主要由( )组成。
A．图象信号、同步信号、消隐信号。
B．图象信号、亮度信号、色度信号。
C．图象信号、复合同步信号、复合色度信号。
D．图象信号、复合同步信号、复合消隐信号。
6.下列哪种论述是正确的( )。
A.音频卡的分类主要是根据采样的频率来分,频率越高,音质越好。
B.音频卡的分类主要是根据采样信息的压缩比来分,压缩比越大,音质越好。
C.音频卡的分类主要是根据采样量化的位数来分,位数越高,音质越好。
D.音频卡的分类主要是根据接口功能来分,接口功能越多,音质越好。
7.下列哪种说法不正确( )。
A.预测编码是一种只能针对空间冗余进行压缩的方法。
B.预测编码是根据某一模型进行的。
C.预测编码需将预测的误差进行存储或传输。
D.预测编码中典型的压缩方法有DPCM、ADPCM。
8．下面哪些是MPC对图形、图象处理能力的基本要求（）。
（1）可产生丰富形象逼真的图形。
（2）实现三维动画。
（3）可以逼真、生动地显示彩色静止图象。
多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理
多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理多媒体信息编码技术是计算机科学和通信领域的重要研究方向，它涵盖了音频、视频、图像等多种形式的媒体数据的压缩、传输和解码等处理过程。
本篇文章将为读者介绍多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理，旨在帮助读者了解多媒体编码的基本概念、常用算法和实际应用。
一、多媒体信息编码技术概述多媒体信息编码技术是将多媒体数据转化为数字信号的过程，以便于存储、传输和处理。
它的目标是在保证一定的质量下，尽量减小数据量，提高传输效率。
多媒体信息编码技术主要包括两个方面：压缩和解压缩。
压缩是将原始多媒体数据经过编码处理，将多媒体信号的冗余信息消去或者降低，从而减小数据量。
解压缩则是将压缩过的多媒体数据恢复成原始数据，以便于播放或处理。
压缩技术按照思想方法可以分为两大类：无损压缩和有损压缩。
无损压缩是指压缩过程中不损失任何原始数据，通过减少数据的冗余性来达到压缩的目的。
常用的无损压缩算法有哈夫曼编码、算术编码等。
有损压缩则是在压缩过程中会有一定的信息损失。
通过剔除对人类感知质量影响较小的信息，以更高的压缩率来换取较小的存储容量和传输带宽。
有损压缩常用的算法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
二、音频编码技术音频编码技术是多媒体信息编码技术的一个重要分支。
它主要用于将模拟音频信号或数字音频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。
音频编码技术的算法原理通常包括以下几个基本步骤：采样、量化、编码和解码。
采样是将连续的模拟音频信号转换为离散的数字信号。
量化则是将采样得到的连续值映射为离散的数值。
编码是将量化过的数字音频信号进行编码压缩，常用的编码算法有自适应差分编码（ADPCM）、脉冲编码调制（PCM）、MP3等。
解码则是将压缩过的数字音频信号进行解码和恢复。
三、视频编码技术视频编码技术是将连续的视频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。
视频编码技术主要包括两个方面：运动估计和图像编码。
第6讲-多媒体数据压缩编码方法
0
1
A 0
0 1 C
1 0 D 1 E
B
这幅图像的熵为: H（S）=(15/39) log2(39/15) + (7/39)log2(39/7) + (7/39)log2(39/7) + (6/39)log2(39/6) +(5/39)log2(39/5) = 2.1859 这说明每个符号可用2.1859位表示，39个象素需用85.25位。 编码中以N表示编码器输出码字的平均码长，用熵值衡量是 否最佳编码，即：当N>>H（S）有冗余，不是最佳；N< H(S)，不 可能；N≈H（S）（N稍大于H（S）），是最佳编码。
S=（A，B，C，D，E） 符号 出现的次数(Pi) A 15(0.3846) B 7(0.1795) C 6(0.1538) D 6(0.1538) E 5(0.1282)
log2(1/pi) 1.38 2.48 2.70 2.70 2.96
分配的代码 需要位数 0 15 100 21 101 18 110 18 111 15
• 离散信源
S1, S2 , ..., Sn X p(S ), p(S ), ..., p(S ), 2 n 1
p ( Si ) 1
i 1
n
• 图像的信息熵
H ( X ) p( Si ) I ( Si ) p( Si ) log 2 p( Si ) 1
第6讲 多媒体数据压缩 和信息编码
内 容 提 要
多媒体数据压缩基本特征和方法
图像统计特性
无损数据压缩编码方法 有损数据压缩编码方法
多媒体数据压缩基本特征和方法
1.数据压缩的处理过程：
编码过程：对原始数据进行压缩，便于存储和传输。 解码过程：对压缩数据进行解压，恢复成可用数据。
多媒体数据压缩编码术.pptx
什么叫编码 电报码、ASC码、汉字编码
（编码技巧） 多媒体数据编码
一、多媒体数据压缩编码的 重要性和分类
1，多媒体数据压缩编码的重要性： 一秒钟声音PCM采样的文件长度 1*44100*16*2/8=176400 字节 一帧图象的基本数据量
720*576*3=1244160 B 网络的基本传输速度 28800 B/s 硬盘的存储空间 CD-ROM的存储空间
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 9.2320.9.23Wednesday, September 23, 2020
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。16:59:5816:59:5816:599/23/2020 4:59:58 PM
2，多媒体数据压缩编码的可能性
空间冗余 时间冗余 结构冗余 知识冗余 视觉冗余
图像区域的相同性冗余 纹理的统计冗余等。
3，数据压缩方法的分类
无损压缩法；有损压缩法（按质量分）。 空间方法，变换方法，混合方法（按作
用域或频率域分） 自适应性，非自适应性。
数据压缩方法按其原理分类
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
《多媒体技术》电子教案：多媒体数据压缩编码技术
多媒体技术电子教案：多媒体数据压缩编码技术一、多媒体数据压缩编码技术概述多媒体技术是指利用计算机技术将文字、图像、音频、视频等多种形式的信息进行集成，并能够对它进行处理、传输和存储，以提供更好的用户体验。
在多媒体技术中，数据压缩编码技术是非常重要的一个部分。
数据压缩编码技术可以将多媒体数据进行压缩，以便更有效地存储和传输。
该技术可以通过减少数据冗余、淘汰不必要的数据等方式来降低多媒体文件的大小。
数据压缩编码技术有很多种不同的方法，如无损压缩和有损压缩等。
二、无损压缩技术无损压缩技术是将多媒体数据进行无损压缩，即在不损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。
常见的无损压缩技术包括：Run Length Encoding（RLE）、标志赋值编码、霍夫曼编码等。
1. Run Length Encoding（RLE）Run Length Encoding（RLE）是一种简单的数据压缩编码技术，它通过识别文件中连续出现的相同数据并进行编码来压缩多媒体数据。
例如，当一张图像中有大量相同的像素时，RLE可以将它们表示为一个像素值和一个重复次数的序列，从而达到压缩数据的目的。
2. 标志赋值编码标志赋值编码也是一种简单的无损压缩技术，它可以通过对多媒体数据中的不同符号/颜色赋予不同的标志来将其进行压缩。
例如，一种常见的标志赋值编码技术是算术编码。
3. 霍夫曼编码霍夫曼编码是一种无损压缩技术，它利用统计学原理来压缩多媒体数据。
该编码技术通过对多媒体数据中出现频率较高的符号/颜色分配短码，对出现频率较低的符号/颜色分配长码，从而达到对数据进行压缩的目的。
三、有损压缩技术有损压缩技术是将多媒体数据进行有损压缩，即在一定程度上损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。
常见的有损压缩技术包括：数据降采样、量子化、离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等。
1. 数据降采样数据降采样也是一种简单的有损压缩技术，它通过减少音频和视频数据的采样率和比特率来达到压缩文件大小的目的。
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信息熵冗余
理论状态下，b(yi)应设为：
b(y)logp
i
2i
式中，pi是yi的发生概率、由于要预先估算出
{p,p...p } 很困难．因此 实际上一般取：
01
k1
b(y)b(y)...b(y)
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1
k 1
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。
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三、数据压缩编码应用领域
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3
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
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4
一、压缩编码的必要性
存储
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5
一、压缩编码的必要性
传输
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6
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
前 数字化 (8khz、8位、单声道)
0.36KB/分
后
一秒：8KHz×8bit＝64kb/s 一分：64kb/s×60s/min ＝ 3840kb/min ＝ 480 KB/分
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9
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
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10
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。
2、存在数据冗余
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7
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
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8
数据冗余的例子
播音员播音： 180字/分钟， 4kHz
计算机中用2个字节表示一个汉字 ，即360字节/分钟
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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 k1 p•logpi
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2
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E为信息熵 k为数据类数或码元 的个数 Pi为发生概率
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信息熵冗余
编码时，为使单位数据量d等于E或接近E：
k1
d pb(y)
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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
K-L变换 DCT变换
量化编码 小波变换编码 分行图像 子带编码
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20五、压缩编码方法的评价源自衡量一种数据压缩方法好坏有三个重要指标： ❖ 压缩比要大 ❖ 实现压缩的算法要简单，压缩解压缩速度快， 尽可能实时压缩解压 ❖ 恢复效果要好，尽可能恢复原始数据
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❖ 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
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四、压缩编码方法分类
多媒体数据压缩编码
无失真编码
统计编码
行程编码 LZW编码 霍夫曼编码 算术编码
有失真编码
预测编码 变换编码 分析合成编码
DPCM编码 ADPCM编码
第六章 多媒体数据压缩编码技术
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1
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
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2
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
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时间冗余
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12
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”。
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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。
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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。