研究生多媒體03-多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1、第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法2. 音頻的緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 1 數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)的性能目的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)緊縮技術(shù)的3個(gè)關(guān)鍵目的：緊縮比：輸入、輸出數(shù)據(jù)量之比。質(zhì)量：無(wú)損和有損。無(wú)損沒(méi)有信息的損失，所以質(zhì)量不是衡量的規(guī)范。有損：經(jīng)過(guò)損失一些細(xì)節(jié)的、對(duì)人的感觀來(lái)說(shuō)不重要的信息提高緊縮比，分為客觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)：方差、新噪比等。緊縮和解緊縮的速度：實(shí)時(shí)的采集系統(tǒng)中，緊縮速度很重要。否那么會(huì)喪失信息。而存儲(chǔ)回放中，結(jié)緊縮的速度顯得比緊縮的速度重要，由于解緊縮面對(duì)大多數(shù)用戶的實(shí)時(shí)需求。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮

2、1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 2 數(shù)據(jù)冗余的類型與緊縮方法分類需求緊縮的緣由是由于信息數(shù)據(jù)存在著冗余。冗余，數(shù)據(jù)量和信息量不成正比?？臻g冗余：例如，相鄰象素(程度和垂直方向)有同樣的值。時(shí)間冗余：時(shí)間相關(guān)媒體，幀與幀一樣。編碼冗余：同樣長(zhǎng)度的編碼可以表示不同的信息。如黑白圖像假設(shè)每個(gè)象素點(diǎn)用8位表示；構(gòu)造冗余：對(duì)稱的構(gòu)造假設(shè)都加以記錄的話就出現(xiàn)構(gòu)造冗余。另外，很多成分相對(duì)于人的覺(jué)得來(lái)說(shuō)重要性不一樣。因此，緊縮方法就是充分利用這些冗余和特性。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 2 數(shù)據(jù)冗余的類型與緊縮方法分類數(shù)據(jù)緊縮方法的分類根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)能否完全一致進(jìn)

3、展分類，緊縮方法可被分為兩大類： 有損緊縮：減少信息量，損失的信息不能再恢復(fù) 無(wú)損緊縮：可100復(fù)原第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理信源：S S1,，Sn熵的概念：熵是信息量的度量方法，它表示某一事件出現(xiàn)的音訊越多，事件發(fā)生的能夠性就越小，相應(yīng)的，這個(gè)信息出現(xiàn)的概率小。某個(gè)事件的信息量，用Ii log 2 Pi表示。其中，Pi 表示第i個(gè)事件的概率。1. 3. 1 根本概念第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理信源S的熵定義為：1. 3. 1 根本概念第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1.

4、 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理編碼：一個(gè)信源符號(hào)集轉(zhuǎn)換為另一個(gè)符號(hào)集信源符號(hào)的集合：S S1,，Sn概率： P1，,Pn碼符號(hào)集合：碼字中的元素，二進(jìn)制編碼那么為 X，。碼字的集合：W W1,，Wn編碼長(zhǎng)度： L1, ，Ln，可分為變長(zhǎng)碼及定長(zhǎng)碼1. 3. 1 根本概念第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理獨(dú)一可譯碼：恣意有限長(zhǎng)，不需分隔符的碼符號(hào)序列，能獨(dú)一譯碼非前綴碼：W中恣意碼字Wi都不是其他碼字的前綴。非前綴碼一定是獨(dú)一可譯碼例：編碼方法A：具有獨(dú)一可譯碼性編碼方法C：非前綴碼編碼方法D：具有可獨(dú)一譯

5、碼性，但不符合非前綴碼的條件。1. 3. 1 根本概念第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理非前綴碼一定是獨(dú)一可譯碼。反之那么不然。1. 3. 1 根本概念信源符號(hào)概率編碼方法A編碼B編碼C編碼DHuffman 1Huffman 2A10.400000010000A20.150011011011100100A30.1501000001010110110A40.100110110010111111010A50.10100101011000010101011A60.051011111010001101101110A70.041100001110

6、1001010111011110A80.0111100111111001110111111111平均編碼長(zhǎng)度 編碼方法A：3； 編碼方法B：1.5編碼方法C : 2.9；編碼方法D : 2.85 Huffman編碼：2.56第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理給定信源符號(hào)集合S及碼符號(hào)集X，可以構(gòu)造多個(gè)獨(dú)一可譯碼。多個(gè)編碼的比較規(guī)范：平均編碼長(zhǎng)度低。假設(shè)我們用 lj 表示信源符號(hào)aj的二進(jìn)制編碼長(zhǎng)度，根據(jù)它的統(tǒng)計(jì)信息，平均編碼長(zhǎng)度：1. 3. 1 根本概念結(jié)論：對(duì)二進(jìn)制編碼方式 即碼符號(hào)的取值只需0 ，1 兩種情況平均編碼長(zhǎng)度滿足碼字的平

7、均長(zhǎng)度不能小于信源熵。假設(shè)采用非等長(zhǎng)編碼：能找到一種編碼，平均長(zhǎng)度為信源熵 1第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 1 根本概念第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理包括行程編碼、LZW編碼、huffman編碼等。1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼熵編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理行程編碼：檢測(cè)反復(fù)的比特或者字符序列，并用字符，反復(fù)次數(shù)來(lái)表示。思索的問(wèn)題：字符的值反復(fù)次數(shù)，二者之間能否運(yùn)用分隔符，反復(fù)的次數(shù)如何編碼運(yùn)用變長(zhǎng)

8、碼還是定長(zhǎng)碼等1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理Huffman編碼：于1952年提出的對(duì)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立信源能到達(dá)最小平均碼長(zhǎng)的編碼方法。Huffman編碼的過(guò)程：構(gòu)造一棵編碼樹。 構(gòu)造方法：首先找出兩個(gè)具有最小概率的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造一個(gè)二叉樹，以這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為這棵樹的葉子節(jié)點(diǎn)，根節(jié)點(diǎn)看作為新的節(jié)點(diǎn)，它的概率為兩個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)概率之和；此跟節(jié)點(diǎn)與未處置的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成新的節(jié)點(diǎn)集合，反復(fù)上面的過(guò)程，直到節(jié)點(diǎn)集合中只剩一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止。1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本

9、原理Huffman編碼當(dāng)信源符號(hào)概率是2的負(fù)冪次方時(shí)，編碼效率到達(dá)100%缺陷：Huffman編碼方法沒(méi)有錯(cuò)誤維護(hù)的功能，在譯碼時(shí)，假設(shè)碼串中沒(méi)有錯(cuò)誤，那么就能一個(gè)接一個(gè)地正確譯出代碼。假設(shè)出現(xiàn)錯(cuò)誤，哪怕僅僅是一位的錯(cuò)誤，不但這個(gè)碼本身會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，并且會(huì)導(dǎo)致其他代碼出錯(cuò)，這種景象稱為錯(cuò)誤傳播error propagation。計(jì)算機(jī)也無(wú)法去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤糾正錯(cuò)誤。(2) Huffman碼是變長(zhǎng)度碼，且沒(méi)有額外同步碼，因此很難隨意查找或調(diào)用緊縮文件中間的內(nèi)容，然后再譯碼。1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼規(guī)范中的編碼3類規(guī)范及4類規(guī)范CCITT Group 3 1D/2D ：掃描、尺寸和傳輸：掃描：每行1728

10、個(gè)象素。規(guī)范掃描行寬215mm，垂直方向3.85行/mm,或7.7行/mm.尺寸：A4幅面?zhèn)鬏敚河糜趥鬏斆啃袙呙杈幋a后構(gòu)成的數(shù)據(jù)位、填充位、行終了符號(hào)的時(shí)間總和，最大20ms第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼規(guī)范中的編碼3類規(guī)范CCITT Group 3 1D及4類規(guī)范：3類編碼方法采用一維編碼，掃描時(shí)統(tǒng)計(jì)游程，并將游程分為白游程及黑游程，白游程和黑游程再采用Huffman編碼。假設(shè)每行的第一個(gè)行程是白色的假設(shè)不是，那么發(fā)出一個(gè)長(zhǎng)度為0的白色游程碼，每行的結(jié)尾發(fā)出一個(gè)EOL信號(hào)碼。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1.

11、數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼3類規(guī)范CCITT Group 3 1D碼表中的游程，064，稱為終止碼。終止碼用于表示小于64個(gè)像素的游程。64，128，192，256，320，1728，64的倍數(shù)，稱為編排碼，編排碼用于表示是64個(gè)像素倍數(shù)的游程。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼白色游程碼字黑色游程碼字0001101010000011011

12、1100011110102011121131000310630011010063EOL000000000001終止碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼白色游程碼字黑色游程碼字64110116412810010128192010111192256011011125617280100110111728編排碼3類規(guī)范CCITT Group 3 1D例如，13471344+3個(gè)白像素的游程編碼用以下兩種代碼進(jìn)展編碼：13446421個(gè)白像素的編排碼0110110103個(gè)白像素的終止碼1000那么，1347個(gè)白像素的緊縮位

13、流是0110110101000第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼4類規(guī)范CCITT Group 3 2D將掃描線每K條放在一同進(jìn)展處置。每組K條線中的第一條用CCITT Group 3 1D方法編碼，這條線就成為下一條線的參考線，然后運(yùn)用二維方法和一 維方法為這組K條線中的其他掃描線編碼。 緣由：橫跨相鄰兩條掃描線的圖像數(shù)據(jù)能夠是冗余的。假設(shè)在一指定線上出現(xiàn)了黑白過(guò)渡，那么有能夠在下一掃描線上加或減三個(gè)像素之間的位置上也出現(xiàn)一樣的過(guò)渡。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮

14、方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼4類規(guī)范CCITT Group 3 2D編碼方法：每個(gè)K組的第一條線采用Group3 1D方式編碼，以作為這組K條線中其他線的掃描線。2D方法運(yùn)用了一些附加碼的組合為這組K條線中的每一條編碼。附加碼有3種：垂直碼，越過(guò)碼，程度碼。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼4類規(guī)范CCITT Group 3 2D越過(guò)碼固定取值：0001程度碼也固定取值：001垂直碼有7類，它的值由參考線中變化像素的位置與編碼線重變化像素的位置之間的差距決議。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮

15、的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼位置差異垂直碼30000010200001010100110112000011300000114類規(guī)范CCITT Group 3 2D二維編碼：一種循環(huán)算法，依托a0, a1,a2,b1,b2 五個(gè)參數(shù)的更新來(lái)循環(huán)。如下例所示。a0表示預(yù)備編碼的行程起始位置的像素點(diǎn)，a1為當(dāng)前行下一個(gè)行程起始位置的像素點(diǎn)，a2表示再下一個(gè)行程起始位置的象素點(diǎn)。b1為參考行上位于a0位置右邊行程起始位置的像素點(diǎn)，其顏色與a1一致，b2為參考行a0之后下一個(gè)行程起始位置的象素點(diǎn)。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1.

16、 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼4類規(guī)范CCITT Group 3 2D編碼過(guò)程：1.假設(shè)b2不是嚴(yán)厲的位于a1左邊，那么進(jìn)入第二步。當(dāng)b2位于a1的左邊時(shí)，輸出越過(guò)碼0001。把a(bǔ)0挪動(dòng)致b2這一列，更新其他四個(gè)參數(shù)其中a1和a2不會(huì)改動(dòng)，然后反復(fù)這一步。2.比較a1和b1，位置差值大于3，那么進(jìn)入第三步。否那么，運(yùn)用垂直碼編碼。對(duì)a1-b1進(jìn)展編碼。把a(bǔ)0移到a1位置，更新其他4個(gè)參數(shù)，回到第一步。3.運(yùn)用程度碼編碼，即輸出001+MH(a0a1)+MH(a1a2).把a(bǔ)0挪動(dòng)到a2剛剛的位置，并相應(yīng)的更新4個(gè)參數(shù)，前往第一步。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊

17、縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼位置差異垂直碼3000001020000101010011011200001130000011算術(shù)編碼算術(shù)編碼在圖像的緊縮中被廣泛的運(yùn)用。在算術(shù)編碼中，音訊用0到1之間的實(shí)數(shù)進(jìn)展編碼。算術(shù)編碼用到兩個(gè)根本的參數(shù)：信源符號(hào)出現(xiàn)的概率和編碼的間隔。例：A,B,C,D概率分別為：0.1,0.4,0.2,0.3第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3.

18、 2 統(tǒng)計(jì)編碼信源符號(hào)概率初始編碼間隔A0.10,0.1)B0.40.1,0.5)C0.20.5,0.7)D0.30.7,1)29算術(shù)編碼在實(shí)踐運(yùn)用中，用二進(jìn)制小數(shù)表示算術(shù)編碼的結(jié)果。初始條件：思索一個(gè)有M個(gè)符號(hào)的字符表集a1, ，am，假設(shè)概率p(ai)Pi 。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼算術(shù)編碼算法描畫：步驟1假設(shè)輸入符號(hào)X1ai ， i 1， ，M，那么初始子區(qū)間定義為 這里 P0 0設(shè) L l1 ，R r1 ， d1 r1 l1，j =1 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1.

19、 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼算術(shù)編碼算法描畫：步驟2 將L 和 R 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)方式，對(duì)k = j, j+1, ，依次比較Uk=Vk? ， 假設(shè)相等，那么輸出 Uk, j = j+1；否那么，轉(zhuǎn)步驟3第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼算術(shù)編碼算法描畫：步驟(3) n n1，讀入下一符號(hào)， Xn ai，將區(qū)間細(xì)分，第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法

20、1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼nXn aiInL (二進(jìn)制)R(二進(jìn)制)dnj輸出1X1 a2 0.5 , 0.75)0.100.110.2511,j+2-2X2 a1 0.5 , 0.625)0.1000.1010.12520, j+3-30.59375 , 0.609375)0.100110.1001110.01562530,j+41,j+51,j+6-算術(shù)編碼應(yīng)留意的幾個(gè)問(wèn)題：1由于實(shí)踐的計(jì)算機(jī)的精度不能夠無(wú)限長(zhǎng)，運(yùn)算中出現(xiàn)溢出是一個(gè)明顯的問(wèn)題，在編碼的時(shí)候必需留意，可以采用一些方法來(lái)處理。2算術(shù)編碼器對(duì)整個(gè)音訊只產(chǎn)生一個(gè)碼字，這個(gè)碼字是在間隔0，1中的一個(gè)

21、實(shí)數(shù)，因此譯碼器在接遭到表示這個(gè)實(shí)數(shù)的一切位之前不能進(jìn)展譯碼。3算術(shù)編碼是一種對(duì)錯(cuò)誤和敏感的編碼方法，假設(shè)有一位發(fā)生錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)音訊譯碼錯(cuò)誤。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 2 統(tǒng)計(jì)編碼前面所引見(jiàn)的無(wú)損編碼技術(shù)只能在己知信源的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是有效運(yùn)用，但在緊縮的很多時(shí)候事先并不知道這些規(guī)律。因此，編碼器事先不知道數(shù)據(jù)源的概率時(shí)，可以在數(shù)據(jù)流中憑閱歷逐漸準(zhǔn)確地估測(cè)。必需滿足的幾個(gè)條件：編碼器自順應(yīng)程序呵斥的延遲和復(fù)雜性必需可以被系統(tǒng)所接受；信源的統(tǒng)計(jì)特征必需足夠平穩(wěn)；在編碼器和解碼器中事先一致好自順應(yīng)程序，使解碼器在無(wú)損的解碼

22、數(shù)據(jù)流中堅(jiān)持與編碼器同步，而不需求編碼器另送一組信息來(lái)描畫其順應(yīng)過(guò)程。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ編碼：LZ編碼是一種被廣泛運(yùn)用的自順應(yīng)的編碼方法，它有許多變體。 劃分：許多靈敏的無(wú)損編碼方案都是把信源符號(hào)劃分成一系列的段，然后產(chǎn)生緊縮編碼代表這些段。LZ算法的變體，典型的兩種，LZ77和LZ78，運(yùn)用的劃分方法有所不同。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮為了更好地闡明LZ77算法的原理，首先

23、引見(jiàn)算法中用到的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)：輸入數(shù)據(jù)流(input stream)：要被緊縮的字符序列。 字符(character)：輸入數(shù)據(jù)流中的根本單元。 3.編碼位置(coding position)：輸入數(shù)據(jù)流中當(dāng)前要編碼的字符位置，指前向緩沖存儲(chǔ)器中的開場(chǎng)字符。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮前向緩沖存儲(chǔ)器(Lookahead buffer)：存放從編碼位置到輸入數(shù)據(jù)流終了的字符序列的存儲(chǔ)器。 窗口(window)：指包含W個(gè)字符的窗口，字符是從編碼位置開場(chǎng)向后數(shù)也就是最后處置的字符數(shù)。 6.指針(

24、pointer)：指向窗口中的匹配串且含長(zhǎng)度的指針。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮LZ77編碼算法的中心是查找從前向緩沖存儲(chǔ)器開場(chǎng)的最長(zhǎng)的匹配串。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮編碼算法的詳細(xì)執(zhí)行步驟：把編碼位置設(shè)置到輸入數(shù)據(jù)流的開場(chǎng)位置。 查找窗口中最長(zhǎng)的匹配串。 以“(Pointer, Length) Characters的格式輸出，其中Pointer是指向窗口中匹配串的指針，Len

25、gth表示匹配字符的長(zhǎng)度，Characters是前向緩沖存儲(chǔ)器中的不匹配的第1個(gè)字符。假設(shè)前向緩沖存儲(chǔ)器不是空的，那么把編碼位置和窗口向前移(Length+1)個(gè)字符，然后前往到步驟2。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮例第一次輸出第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮第二次輸出第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源

26、編碼LZ77緊縮第三次輸出第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮第四次輸出第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮第五次輸出第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ77緊縮真正實(shí)現(xiàn) LZ77 算法時(shí)還有許多復(fù)雜的問(wèn)題需求處理，如： 對(duì)“(Back_chars, Chars_length) Explicit_chara

27、cter三元組的編碼方法 如何查找最長(zhǎng)匹配串 窗口的最大長(zhǎng)度第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZSS編碼LZ77經(jīng)過(guò)輸出真實(shí)字符處理了在窗口中出現(xiàn)沒(méi)有匹配串的問(wèn)題，但這個(gè)處理方案包含有冗余信息。冗余信息表如今兩個(gè)方面：一是空指針；二是編碼器輸出額外的字符，這種字符是能夠包含在下一個(gè)匹配串中的字符。LZSS算法以比較有效的方法處理兩個(gè)冗余。它的思想是假設(shè)匹配串的長(zhǎng)度比指針本身的長(zhǎng)度長(zhǎng)就輸出指針，否那么就輸出真實(shí)字符。缺陷：由于輸出的緊縮數(shù)據(jù)流中包含有指針和字符本身，為了區(qū)分它們就需求有額外的標(biāo)志位。第 三

28、 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78編碼與LZ77相比，LZ78方法維護(hù)了一張“詞典。但是，在緊縮后的數(shù)據(jù)流中，并不需求保管這張?jiān)~典。在譯碼的過(guò)程中，從碼字流中重構(gòu)詞典。以二進(jìn)制串為例，引見(jiàn)LZ78編碼。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78編碼00010110000010100100100010011LZ78劃分結(jié)果：0，00，1，01，10，000，010，編碼的過(guò)程中可以構(gòu)造出一顆LZ78樹即詞典，編碼器輸

29、出節(jié)點(diǎn)的序號(hào)和“向左或“向右的信息。在編碼器和解碼器端都遵守事先商定的構(gòu)建方法。段K：可以用編碼樹中其父節(jié)點(diǎn)的序列以及其位于其父節(jié)點(diǎn)的左支還是右支來(lái)表示，這樣，編碼器就可以向解碼器準(zhǔn)確的指出下一段。同時(shí)，解碼器也能與編碼器同步的建立LZ78樹。解碼器建立樹的信息被包含在延續(xù)的段中。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78編碼00010110000010100100100010011LZ78劃分結(jié)果：0，00，1，01，10，000，010，編碼的過(guò)程中可以構(gòu)造出一顆LZ78樹即詞典，編碼器，輸出節(jié)點(diǎn)的序

30、號(hào)和“向左或“向右的信息。在編碼器和解碼器端都遵守事先商定的構(gòu)建方法。段K：可以用編碼樹中其父節(jié)點(diǎn)的序列以及其位于其父節(jié)點(diǎn)的左支還是右支來(lái)表示，這樣，編碼器就可以向解碼器準(zhǔn)確的指出下一段。同時(shí)，解碼器也能與編碼器同步的建立LZ78樹。解碼器建立樹的信息被包含在延續(xù)的段中。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理LZ78編碼編碼器中

31、指定段K需求多少二進(jìn)制數(shù)？在編碼器開場(chǎng)劃分K段時(shí)，樹上曾經(jīng)有K個(gè)節(jié)點(diǎn)了根節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)K1。最簡(jiǎn)單的編碼方法，log2k可以描畫其父節(jié)點(diǎn)，然后在加上最后一位，log2k+1可以描畫這個(gè)段。上例的編碼效率：28位，編碼以后必需用40個(gè)二進(jìn)制書來(lái)表示這個(gè)28位的序列第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78編碼改良：在二進(jìn)制數(shù)字的劃分中，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)第二次被指定為新段的父節(jié)點(diǎn)時(shí)，表示這個(gè)段將有一個(gè)新的終結(jié)節(jié)點(diǎn)，原來(lái)的這個(gè)父節(jié)點(diǎn)不能夠第三次的被指定為父節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，不用記錄最后表示“方向的這一位，一定是“填空。

32、這樣就可以緊縮掉一位。緊縮最后一位的改良法被稱為L(zhǎng)Z78S。上例中，段3是根節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)子節(jié)點(diǎn)，段4是節(jié)點(diǎn)1的最后一個(gè)后代，段11是節(jié)點(diǎn)2的最后一個(gè)后代?？梢赃\(yùn)用40-337個(gè)二進(jìn)制數(shù)來(lái)編碼28個(gè)源字符。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78E編碼LZ78E：一個(gè)節(jié)點(diǎn)不會(huì)被第三次指定為“父節(jié)點(diǎn)。左右都曾經(jīng)有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，稱為“死節(jié)點(diǎn)。我們可將“死節(jié)點(diǎn)截去，解碼器知道什么時(shí)候節(jié)點(diǎn)死掉，也就知道什么時(shí)候把節(jié)點(diǎn)截去，只需編碼器和解碼器采用一樣的方法。上例中，LZ78E描畫11段所需的二進(jìn)制數(shù)字的編碼位數(shù)為3

33、6。LZ78SE：將LZ78E和LZ78S結(jié)合。進(jìn)一步降低編碼所需求的二進(jìn)制位。在本例中，LZ78SE需求33位二進(jìn)制數(shù)來(lái)完成編碼。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZ78EP編碼和LZ78SEP編碼試圖用一個(gè)更小的數(shù)表示Lk，以描畫LZ78劃分。將活節(jié)點(diǎn)進(jìn)展前綴編碼，不思索它們的概率特性假設(shè)概率相等。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZW編碼W表示一個(gè)人的姓。LZW的一個(gè)重要特征是采用了Welch修正，其目的

34、是抑制發(fā)送每段最后一個(gè)未緊縮字符呵斥的低效率。解碼器比編碼器晚一步更新。LZW樹開場(chǎng)時(shí)由根節(jié)點(diǎn)和一切的單字符量構(gòu)成。在二進(jìn)制數(shù)據(jù)中，LZW樹最初由根節(jié)點(diǎn)以及表示0、1的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。第K個(gè)LZW段是從未劃分部分的第一個(gè)字符開場(chǎng)，在當(dāng)前的LZW樹中找出一個(gè)最長(zhǎng)的匹配，第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZW編碼在劃分出 之后，編碼器就對(duì)LZW樹進(jìn)展更新；在 所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)再擴(kuò)展出一個(gè)分支節(jié)點(diǎn)。這個(gè)子節(jié)點(diǎn)的數(shù)字等于要?jiǎng)澐值臄?shù)據(jù)部分的第一個(gè)字符。解碼器在相應(yīng)的時(shí)辰并不知道此信息，但可以根據(jù)接下來(lái)的 的信息進(jìn)展相

35、應(yīng)的LZW樹構(gòu)造。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZW編碼例： 00010110000010100100100010011見(jiàn)LZW編解碼表示圖第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)損信源編碼LZW編碼效率分析：要用 log2(k+2) 個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示。LZWE ：截去“死節(jié)點(diǎn)LZWEP：在LZWE根底上采用前綴編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 3 通用無(wú)

36、損信源編碼預(yù)測(cè)編碼是根據(jù)原始的離散信號(hào)之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)，利用前面的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)展預(yù)測(cè)，然后對(duì)實(shí)踐值和預(yù)測(cè)值的差進(jìn)展編碼。假設(shè)預(yù)測(cè)比較準(zhǔn)確，那么誤差會(huì)接近0。這樣，再同等精度要求的條件下，可以用較少的位數(shù)進(jìn)展編碼，到達(dá)緊縮數(shù)據(jù)的目的。兩種典型的預(yù)測(cè)編碼：DPCM和ADPCM第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 4 預(yù)測(cè)編碼DPCM編碼：量化實(shí)踐值和預(yù)測(cè)值的差，到達(dá)緊縮的目的。ADPCM編碼：采用自順應(yīng)量化或自順應(yīng)預(yù)測(cè)。在一定的量化級(jí)數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下緊縮數(shù)據(jù)率，根據(jù)信號(hào)分布均勻的特點(diǎn)，

37、系統(tǒng)具有隨輸入信號(hào)的變化而改動(dòng)量化區(qū)間大小，以堅(jiān)持輸入給量化器的信號(hào)根本均勻的才干，這種才干稱為自順應(yīng)量化。預(yù)測(cè)參數(shù)的最正確化依賴于信源的統(tǒng)計(jì)特性，要得到最正確預(yù)測(cè)參數(shù)是一件繁瑣的任務(wù)，而采用固定的預(yù)測(cè)參數(shù)往往又得不到較好性能。自順應(yīng)預(yù)測(cè)：隨著編碼區(qū)間的不同，預(yù)測(cè)參數(shù)自順應(yīng)地變化。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 4 預(yù)測(cè)編碼變換編碼是有失真編碼的一種重要的編碼類型。在變換編碼中，原始數(shù)據(jù)從初始空間或者時(shí)間域進(jìn)展變換，使得信號(hào)中最重要的部分在變換后的域中易于識(shí)別，并且集中出現(xiàn)，便于編碼。變換編碼系統(tǒng)中緊縮數(shù)據(jù)的三個(gè)主要步驟：

38、變換變換域采樣量化第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 5 變換編碼經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)源的分析，將其分解成一系列更適宜表示的“基元，或從中提取出假設(shè)干具有更本質(zhì)意義的參數(shù)，編碼僅對(duì)這些根本單元或特征參數(shù)進(jìn)展。譯碼時(shí)那么借助于一定的規(guī)那么或模型，按照一定的算法將這些基元或參數(shù)再“綜合成原數(shù)據(jù)的一個(gè)逼近。 量化編碼 小波變換編碼 分形圖像編碼 子帶編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮1. 數(shù)據(jù)緊縮的根本原理和方法1. 3 常用數(shù)據(jù)緊縮方法的根本原理1. 3. 6 分析合成編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻緊縮編碼的根本方

39、法2. 1. 1 概述第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻緊縮編碼的根本方法2. 1. 2 波形編譯碼不利用生成話音信號(hào)的任何知識(shí)而企圖產(chǎn)生一種重構(gòu)信號(hào)，它的波形與原始話音波形盡能夠一致。普通來(lái)說(shuō)，這種編譯碼器的復(fù)雜程度比較低，數(shù)據(jù)速率在16Kbps時(shí)可以獲得較好的質(zhì)量。但假設(shè)數(shù)據(jù)率達(dá)不到這個(gè)要求，音質(zhì)就會(huì)下降很快。波形編譯碼又可以分為時(shí)域法time domain approach和頻域法(frequency domain approach)兩類。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻緊縮編碼的根本方法2. 1. 2 波形編譯碼時(shí)域法：PCM、DPCM、

40、ADPCM頻域法：子帶編碼時(shí)域法中，最簡(jiǎn)單的波形編碼是脈沖編碼調(diào)制pulse code modulation ,PCM，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展采樣和量化。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻緊縮編碼的根本方法2. 1. 2 波形編譯碼PCM均勻量化：假設(shè)采用相等的量化間隔對(duì)采樣得到的信號(hào)作量化，那么這種量化方法稱為均勻量化。用這種方法量化輸入信號(hào)時(shí)，無(wú)論對(duì)大的輸入信號(hào)還是小的輸入信號(hào)一概都采用一樣的量化間隔。均勻量化面臨的問(wèn)題：為了順應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需求添加樣本的位數(shù)。但是，對(duì)話音信號(hào)來(lái)說(shuō)，大信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)機(jī)并不多，添加的樣本位數(shù)就沒(méi)有充分利用。為了抑制這

41、個(gè)缺乏，就出現(xiàn)了非均勻量化的方法，也叫做非線性量化。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻的緊縮編碼方法2. 1. 2 波形編譯碼PCM非均勻量化：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展量化時(shí)，出現(xiàn)頻率小的信號(hào)通常是一些極大的信號(hào)采用大的量化間隔，出現(xiàn)概率高的信號(hào)的區(qū)域，采用小的量化間隔。這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來(lái)完成量化。在非均勻量化中， 輸入信號(hào)幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。如今較常用的有兩種，律和A律。律對(duì)數(shù)PCM。A律，分段函數(shù)。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻的緊縮編碼方法2. 1. 2 波形編譯碼DPCM: differential

42、pulse code modulation，差分脈沖編碼調(diào)制在話音編碼中，一種普遍運(yùn)用的技術(shù)叫做預(yù)測(cè)技術(shù)，這種技術(shù)是企圖從過(guò)去的樣本來(lái)預(yù)測(cè)下一個(gè)樣本的值。根據(jù)：以為在話音樣本之間存在相關(guān)性。假設(shè)樣本的預(yù)測(cè)值與樣本的實(shí)踐值比較接近，它們之間的差值幅度的變化就比原始話音樣本幅度值的變化小，因此量化這種差值信號(hào)時(shí)就可以用比較少的位數(shù)來(lái)表示差值。這就是差分脈沖編碼調(diào)制的根底對(duì)預(yù)測(cè)的樣本值與原始的樣本值之差進(jìn)展編碼。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻的緊縮編碼方法2. 1. 2 波形編譯碼DPCM: differential pulse code modulation，差分脈沖編碼

43、調(diào)制DPCM這種編譯碼器對(duì)幅度急劇變化的輸入信號(hào)會(huì)產(chǎn)生比較大的噪聲。改良的方法之一就是運(yùn)用自順應(yīng)的預(yù)測(cè)器和量化器，這就產(chǎn)生了自順應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCMadaptive differential PCM, ADPCM 。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻的緊縮編碼方法2. 1. 2 波形編譯碼頻域法：子帶編碼。帶寬：頻率的變化范圍。子帶編碼的主要過(guò)程：運(yùn)用一組帶通濾波器band-pass filter, BPF把輸入音頻信號(hào)的頻帶分成假設(shè)干個(gè)延續(xù)的頻段，每個(gè)頻段稱為子帶。對(duì)每個(gè)子帶中的音頻信號(hào)采用單獨(dú)的編碼方案去編碼。在信道上傳送時(shí)，將每個(gè)子帶的代碼復(fù)合起來(lái)。在接納端

44、譯碼時(shí)，將每個(gè)子帶的代碼單獨(dú)譯碼，然后把他們組合起來(lái)，復(fù)原成原來(lái)的音頻信號(hào)。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 1 音頻的緊縮編碼方法2. 1. 2 波形編譯碼子帶編碼的優(yōu)點(diǎn)：1. 可以對(duì)每個(gè)子帶分別進(jìn)展控制，例如在進(jìn)展自順應(yīng)控制時(shí)量化階的大小可以按照每個(gè)子帶的能量電平加以調(diào)理。2. 可根據(jù)每個(gè)子帶信號(hào)在覺(jué)得上的重要性，對(duì)每個(gè)子帶采用不同的編碼方法。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 2 質(zhì)量的緊縮規(guī)范質(zhì)量采樣頻率 kHz樣本精度 b聲道數(shù)據(jù)率（未壓縮） kbps電話88單聲道64AM110258單聲道88FM220516立體聲705.6CD44.116立體聲1411.

45、2第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 3 調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻緊縮規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)速率（Kbps）算法應(yīng)用G71164PCM公共網(wǎng)G72132ADPCM公共網(wǎng)G72264SBADPCMISDN，廣播MPEG32448MPEG多媒體系統(tǒng)第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 4 MPEG音頻編碼方法MPEG音頻緊縮規(guī)范為許多音頻數(shù)據(jù)定義了許多算法，都采用了子帶緊縮并充分利用人聽覺(jué)的特點(diǎn)。在不用的運(yùn)用需求中可以運(yùn)用不同的算法。層次：MPEG音頻規(guī)范定義了不同的附加規(guī)定來(lái)為不同的運(yùn)用節(jié)省代價(jià)，MPEG音頻中附加規(guī)定稱為層，從13，復(fù)雜度添加。對(duì)于音樂(lè)和聲音數(shù)據(jù)，雙聲道能在第三層以約64Kb

46、ps速率很好地編碼。對(duì)于層次2為每通道128Kbps，層次1為192Kbps。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 4 MPEG音頻編碼方法第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮2. 音頻的緊縮2. 4 MPEG音頻編碼方法在MPEG2規(guī)范中，對(duì)音頻編碼進(jìn)展了擴(kuò)展。MPEG2在音頻方面定義了兩種聲音數(shù)據(jù)緊縮格式，一種在規(guī)范中稱為MPEG2 Audio，是以MPEG-1Audio兼容的，又稱為MPEG-2 BC(backward compatible)。另一種稱為MPEG2 AAC(Advanced Audio Coding)，它與MPEG1聲音格式不兼容。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)

47、類媒體緊縮3. 1 概述第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 2 有損編碼方法截?cái)啵鹤詈?jiǎn)單的緊縮方法是經(jīng)過(guò)減少每個(gè)象素的位數(shù)來(lái)減少數(shù)據(jù)。這種方法稱為截?cái)喾?。例如?2位系統(tǒng)，RGB種的每個(gè)分類用8Bits表示，通常情況下都可以將其截?cái)酁?：5：5。 顏色查找表：產(chǎn)生顏色表，圖像的每個(gè)象素點(diǎn)記錄一個(gè)表的位置號(hào)?？梢杂幂^少的位數(shù)表示圖像的顏色。當(dāng)圖像顏色較少是采用這種方法可以得到很好的緊縮效果。大面積著色：在亮度/色度分量的方式的圖像中，多個(gè)像素點(diǎn)共用色度信號(hào)。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮JPEG的稱號(hào)：Joint Photographic

48、 Coding Experts Group 結(jié)合圖片專家組 ，它是由ISO規(guī)范化組織下的小組和CCITT 結(jié)合成立的，努力于靜止圖像的緊縮研討。其發(fā)布的規(guī)范稱為JPEG規(guī)范。JPEG緊縮，靜態(tài)灰度或彩色圖像的一種規(guī)范緊縮算法。是一種混合的緊縮算法，在這種緊縮算法中，采用了多種有損及無(wú)損緊縮技術(shù)。CCITT Group 3/ CCITT Group 4 是一種二值圖像的緊縮方法，而JPEG是一種靜止彩色圖像和灰度圖像的緊縮規(guī)范。JPEG曾經(jīng)作為ISO規(guī)范公布。近年來(lái)新的規(guī)范：JPEG 2000。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮JPEG的無(wú)損預(yù)測(cè)編碼算法采用

49、預(yù)測(cè)器的方法進(jìn)展編碼。選擇值預(yù)測(cè)選擇值預(yù)測(cè)0非預(yù)測(cè)4a+b-c1a5a+(b-c)/22b6b+(a-c)/23C7(a+b)/2第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮JPEG中基于DCT的緊縮算法的主要步驟：1DCT 變換2對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)展量化3對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)展編碼譯碼或者叫做解緊縮的過(guò)程與緊縮編碼過(guò)程正好相反。85第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮緊縮過(guò)程：1 分塊：按序分塊，將 圖像分成 8 * 8 的子塊。JPEG處置的是單獨(dú)的彩色分量。2 FDCT變換(正向離散余弦變換，forward discrete cos

50、ine transform)：對(duì)每一個(gè)子塊，進(jìn)展FDCT變換，得到DCT系數(shù)矩陣。3 量化：量化是一種降低精度的過(guò)程，因此就減少了存儲(chǔ)整數(shù)所需的位數(shù)。量化的過(guò)程：試圖確定什么信息可以平安地消去，而沒(méi)有任何明顯的視覺(jué)保真度損失。DCT系數(shù)矩陣被量化以減少系數(shù)的精度，因此提高了緊縮率。 第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮緊縮過(guò)程：4 對(duì)量化后的值進(jìn)展Z掃描：量化后的矩陣，右下角的部分接近0，把這個(gè)矩陣中的值重新陳列游程，可以使游程中0值的長(zhǎng)度添加，以此進(jìn)一步提高緊縮率。JPEG提出用之字形序列的方法為量化后的DCT系數(shù)排序。5對(duì)掃描后的數(shù)列進(jìn)展編碼：矩陣0，0

51、位置上的系數(shù)稱為DC系數(shù)，矩陣中其他63個(gè)系數(shù)稱為AC系數(shù)。DC系數(shù)與AC系數(shù)分別進(jìn)展編碼。DC系數(shù)編碼：對(duì)相鄰圖像塊之間的DC系數(shù)的差值進(jìn)展編碼。AC系數(shù)編碼：游程長(zhǎng)度編碼第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG混合緊縮緊縮過(guò)程：5對(duì)掃描后的數(shù)列進(jìn)展編碼：矩陣0，0位置上的系數(shù)稱為DC系數(shù)，矩陣中其他63個(gè)系數(shù)稱為AC系數(shù)。DC系數(shù)與AC系數(shù)分別進(jìn)展編碼。DC系數(shù)編碼：對(duì)相鄰圖像塊之間的DC系數(shù)的差值進(jìn)展編碼。AC系數(shù)編碼：游程長(zhǎng)度編碼6熵編碼：對(duì)編碼后的DC系數(shù)和AC系數(shù)進(jìn)一步緊縮。7組成位數(shù)據(jù)流第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊

52、縮3. 3 JPEG2000簡(jiǎn)介JPEG 2000， 正式稱號(hào)為 “ISO 15444 ，同樣是由JPEG 組織擔(dān)任制定。JPEG 2000對(duì)于以往的JPEG規(guī)范有一個(gè)很大的飛躍。JPEG2000的原理： JPEG 2000 與傳統(tǒng) JPEG 最大的不同，在于它放棄了 JPEG 所采用的以離散余弦轉(zhuǎn)換(Discrete Cosine Transform) 為主的區(qū)塊編碼方式，而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet transform) 為主的多解析編碼方式。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG2000簡(jiǎn)介JPEG 2000能實(shí)現(xiàn)Loseless Compression無(wú)損

53、緊縮。在實(shí)踐運(yùn)用中，有一些重要的圖像，如衛(wèi)星遙感圖像、醫(yī)學(xué)圖像、文物照片等，通常需求進(jìn)展無(wú)損緊縮。對(duì)圖像進(jìn)展無(wú)損編碼的經(jīng)典方法預(yù)測(cè)法曾經(jīng)開展成熟，并且作為一個(gè)規(guī)范寫入了JPEG 2000 中。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG2000簡(jiǎn)介JPEG 2000 能實(shí)現(xiàn)Progressive Transmission漸進(jìn)傳輸。這是JPEG 2000的一個(gè)極其重要的特征。它先傳輸圖像的輪廓，然后逐漸傳輸數(shù)據(jù)，不斷提高圖像質(zhì)量，以滿足用戶的需求。這在網(wǎng)絡(luò)傳輸中有著艱苦的意義。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 3 JPEG2000簡(jiǎn)介JPEG 2000另一個(gè)

54、極其重要的優(yōu)點(diǎn)：ROIRegion of Interest，即感興趣區(qū)域。他可以指定感興趣區(qū)域，在這些區(qū)域，他可以在緊縮時(shí)指定特定的緊縮質(zhì)量，或在恢復(fù)時(shí)指定特定的解緊縮要求。JPEG 2000還思索了人的視覺(jué)特性，添加了視覺(jué)權(quán)重和掩膜。這樣在不損害視覺(jué)效果的情況下，大大提高了效率。第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 4 視聽通訊編解碼規(guī)范H.26XITU:ISO/IEC:H.261H.262H.263H.263+H.264MPEG1MPEG2MPEG4 (Part2)MPEG7MPEG21MPEG4(Part10)第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 4 視聽通訊

55、編解碼規(guī)范H.26XH.261p64kb/s視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間1990年12月輸入176144(QCIF) 352288(CIF)幀速率可變H.263MPEG2壓縮算法運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)（單雙向預(yù)測(cè)）DCT 局部算法改進(jìn) 可伸縮性應(yīng)用通用電話交換網(wǎng)、局域網(wǎng)的視頻通信第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 4 視聽通訊編解碼規(guī)范H.26XMPEG4(Part 2)MPEG4 Visual甚低碼率活動(dòng)圖像及其伴音編碼標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1999年輸入176144的多種分辨率格式 輸出4.6Kb/s64Kb/s壓縮率 100壓縮算法基于對(duì)象的新一代編碼技術(shù)，注重交互性，即可包含自然對(duì)象，又可包含人工合

56、成對(duì)象應(yīng)用可應(yīng)用范圍很廣、目前多用于因特網(wǎng)視頻傳輸、流媒體應(yīng)用第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 4 視聽通訊編解碼規(guī)范H.26XH.264MPEG4(Part10)MPEG4 AVC時(shí)間2003年5月輸入多種分辨率格式 輸出壓縮率壓縮率最高的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，比MPEG4 Visual節(jié)約50的碼率壓縮算法基于傳統(tǒng)框架的混合編碼系統(tǒng)，只是做了局部?jī)?yōu)化。更注重編碼效率和可靠性應(yīng)用視頻廣播、視頻通信和存儲(chǔ)媒體（CD DVD）等多種應(yīng)用第 三 章 多媒體數(shù)據(jù)緊縮3. 視覺(jué)類媒體緊縮3. 4 視聽通訊編解碼規(guī)范H.26XH.261規(guī)范是視頻圖像緊縮編碼國(guó)際規(guī)范。用于傳輸率在p64Kbpsp64kbpsp130的視聽效力的視頻編碼器。主要用于視頻和電視會(huì)議。數(shù)字視頻緊縮首先是用于電視會(huì)議和視頻領(lǐng)域的。視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字通道傳送，利用的就是系統(tǒng)提供的每秒n64Kb數(shù)據(jù)傳輸率的通道。ITUT將這些效力開展為視頻緊縮規(guī)范，就是ITUT H