研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b

研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b2024/3/25研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的性能指標(biāo)評價(jià)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)：壓縮比：輸入、輸出數(shù)據(jù)量之比。質(zhì)量：無損和有損。無損沒有信息的損失，所以質(zhì)量不是衡量的標(biāo)準(zhǔn)。有損：通過損失一些細(xì)節(jié)的、對人的感觀來說不重要的信息提高壓縮比，分為主觀評價(jià)和客觀評價(jià)?？陀^評價(jià)：方差、新噪比等。壓縮和解壓縮的速度：實(shí)時(shí)的采集系統(tǒng)中，壓縮速度很重要。否則會(huì)丟失信息。而存儲(chǔ)回放中，結(jié)壓縮的速度顯得比壓縮的速度重要，因?yàn)榻鈮嚎s面對大多數(shù)用戶的實(shí)時(shí)需求。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.2數(shù)據(jù)冗余的類型與壓縮方法分類需要壓縮的原因是因?yàn)樾畔?shù)據(jù)存在著冗余。冗余，數(shù)據(jù)量和信息量不成正比。空間冗余：例如，相鄰象素(水平和垂直方向)有同樣的值。時(shí)間冗余：時(shí)間相關(guān)媒體，幀與幀相同。編碼冗余：同樣長度的編碼可以表示不同的信息。如黑白圖像若每個(gè)象素點(diǎn)用8位表示；結(jié)構(gòu)冗余：對稱的結(jié)構(gòu)如果都加以記錄的話就出現(xiàn)結(jié)構(gòu)冗余。另外，很多成分相對于人的感覺來說重要性不一樣。因此，壓縮方法就是充分利用這些冗余和特性。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.2數(shù)據(jù)冗余的類型與壓縮方法分類數(shù)據(jù)壓縮方法的分類根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致進(jìn)行分類，壓縮方法可被分為兩大類：有損壓縮：減少信息量，損失的信息不能再恢復(fù)無損壓縮：可100％還原研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理信源：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)的消息越多，事件發(fā)生的可能性就越小，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＝－log2Pi

表示。其中，Pi表示第i個(gè)事件的概率。 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理信源S的熵定義為： 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理編碼：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)制編碼則為X＝｛０，１｝。 碼字的集合： W＝{W1,……，Wn} 編碼長度： L1,……，Ln，可分為變長碼及定長碼 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理唯一可譯碼：任意有限長，不需分隔符的碼符號(hào)序列，能唯一譯碼非前綴碼：W中任意碼字Wi都不是其余碼字的前綴。非前綴碼一定是唯一可譯碼 例：編碼方法A：具有唯一可譯碼性編碼方法C：非前綴碼編碼方法D：具有可唯一譯碼性，但不符合非前綴碼的條件。 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理非前綴碼一定是唯一可譯碼。反之則不然。 1.3.1基本概念信源符號(hào)概率編碼方法A編碼B編碼C編碼DHuffman1Huffman2A10.400000010000A20.150011011011100100A30.1501000001010110110A40.100110110010111111010A50.10100101011000010101011A60.051011111010001101101110A70.0411000011101001010111011110A80.0111100111111001110111111111平均編碼長度編碼方法A：3；編碼方法B：1.5編碼方法C:2.9；編碼方法D:2.85Huffman編碼：2.56研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基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)唯一可譯碼。多個(gè)編碼的比較標(biāo)準(zhǔn)：平均編碼長度低。如果我們用lj表示信源符號(hào)aj的二進(jìn)制編碼長度，根據(jù)它的統(tǒng)計(jì)信息，平均編碼長度： 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b

結(jié)論： 對二進(jìn)制編碼方式（即碼符號(hào)的取值只有0，1兩種情況） 平均編碼長度滿足 碼字的平均長度不能小于信源熵。 若采用非等長編碼：能找到一種編碼，平均長度為信源熵＋1第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.1基本概念研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基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）研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理行程編碼：檢測重復(fù)的比特或者字符序列，并用（字符，重復(fù)次數(shù)）來表示?？紤]的問題：字符的值重復(fù)次數(shù)，二者之間是否使用分隔符，重復(fù)的次數(shù)如何編碼（使用變長碼還是定長碼）等 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理Huffman編碼：于1952年提出的對統(tǒng)計(jì)獨(dú)立信源能達(dá)到最小平均碼長的編碼方法。Huffman編碼的過程：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)與未處理的節(jié)點(diǎn)形成新的節(jié)點(diǎn)集合，重復(fù)上面的過程，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)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理Huffman編碼當(dāng)信源符號(hào)概率是2的負(fù)冪次方時(shí)，編碼效率達(dá)到100%缺點(diǎn)：Huffman編碼方法沒有錯(cuò)誤保護(hù)的功能，在譯碼時(shí)，如果碼串中沒有錯(cuò)誤，那么就能一個(gè)接一個(gè)地正確譯出代碼。如果出現(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)，這種現(xiàn)象稱為錯(cuò)誤傳播（errorpropagation）。計(jì)算機(jī)也無法去發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤糾正錯(cuò)誤。(2)Huffman碼是變長度碼，且沒有額外同步碼，因此很難隨意查找或調(diào)用壓縮文件中間的內(nèi)容，然后再譯碼。 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b傳真標(biāo)準(zhǔn)中的編碼（3類傳真標(biāo)準(zhǔn)及4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup31D/2D）：掃描、尺寸和傳輸：掃描：每行1728個(gè)象素。標(biāo)準(zhǔn)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后形成的數(shù)據(jù)位、填充位、行結(jié)束符號(hào)的時(shí)間總和，最大20ms第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b傳真標(biāo)準(zhǔn)中的編碼（3類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup31D及4類傳真標(biāo)準(zhǔn)）：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（如果不是，則發(fā)出一個(gè)長度為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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b3類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup31D碼表中的游程，0~64，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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼白色游程碼字黑色游程碼字00011010100000110111100011110102011121131000310……630011010063……EOL000000000001終止碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼白色游程碼字黑色游程碼字641101164……12810010128……192010111192……2560110111256………………17280100110111728……編排碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b3類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup31D例如，1347（1344+3）個(gè)白像素的游程編碼用以下兩種代碼進(jìn)行編碼：1344（64×21）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)白像素的壓縮位流是0110110101000第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup32D將掃描線每K條放在一起進(jìn)行處理。每組K條線中的第一條用CCITTGroup31D方法編碼，這條線就成為下一條線的參考線，然后使用二維方法和一維方法為這組K條線中的其余掃描線編碼。

原因：橫跨相鄰兩條掃描線的圖像數(shù)據(jù)可能是冗余的。如果在一指定線上出現(xiàn)了黑白過渡，那么有可能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)相同的過渡。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup32D編碼方法：每個(gè)K組的第一條線采用Group31D方式編碼，以作為這組K條線中其余線的掃描線。2D方法使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，越過碼，水平碼。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup32D越過碼固定取值：0001水平碼也固定取值：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定。

第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼位置差異垂直碼300000102000010101001－1011－2000011－30000011研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup32D二維編碼：一種循環(huán)算法，依靠a0,a1,a2,b1,b2五個(gè)參數(shù)的更新來循環(huán)。如下例所示。a0表示準(zhǔn)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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b4類傳真標(biāo)準(zhǔn)CCITTGroup32D編碼過程：

1.如果b2不是嚴(yán)格的位于a1左邊，則進(jìn)入第二步。當(dāng)b2位于a1的左邊時(shí)，輸出越過碼0001。把a(bǔ)0移動(dòng)致b2這一列，更新其他四個(gè)參數(shù)（其中a1和a2不會(huì)改變），然后重復(fù)這一步。2.比較a1和b1，位置差值大于3，則進(jìn)入第三步。否則，使用垂直碼編碼。對a1-b1進(jìn)行編碼。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.使用水平碼編碼，即輸出001+MH(a0a1)+MH(a1a2).把a(bǔ)0移動(dòng)到a2剛才的位置，并相應(yīng)的更新4個(gè)參數(shù)，返回第一步。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼位置差異垂直碼300000102000010101001－1011－2000011－30000011研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼算術(shù)編碼在圖像的壓縮中被廣泛的使用。在算術(shù)編碼中，消息用0到1之間的實(shí)數(shù)進(jìn)行編碼。算術(shù)編碼用到兩個(gè)基本的參數(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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼信源符號(hào)概率初始編碼間隔A0.1[0,0.1)B0.4[0.1,0.5)C0.2[0.5,0.7)D0.3[0.7,1)研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼在實(shí)際應(yīng)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：考慮一個(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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼算法描述：步驟（1）若輸入符號(hào)X1＝ai，（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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼算法描述：步驟（2）將L和R轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)形式，對k=j,j+1,……，依次比較Uk=Vk?，若相等，則輸出Uk,j=j+1； 否則，轉(zhuǎn)步驟（3）第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼算法描述：步驟(3)n＝n＋1，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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 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-------3[0.59375,0.609375)0.100110.1001110.01562530,j++41,j++51,j++6------研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b算術(shù)編碼應(yīng)注意的幾個(gè)問題：（1）由于實(shí)際的計(jì)算機(jī)的精度不可能無限長，運(yùn)算中出現(xiàn)溢出是一個(gè)明顯的問題，在編碼的時(shí)候必須注意，可以采用一些方法來解決。（2）算術(shù)編碼器對整個(gè)消息只產(chǎn)生一個(gè)碼字，這個(gè)碼字是在間隔0，1中的一個(gè)實(shí)數(shù)，因此譯碼器在接受到表示這個(gè)實(shí)數(shù)的所有位之前不能進(jìn)行譯碼。（3）算術(shù)編碼是一種對錯(cuò)誤和敏感的編碼方法，如果有一位發(fā)生錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)消息譯碼錯(cuò)誤。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.2統(tǒng)計(jì)編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b前面所介紹的無損編碼技術(shù)只能在己知信源的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是有效應(yīng)用，但在壓縮的很多時(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)流中憑經(jīng)驗(yàn)逐步精確地估測。必須滿足的幾個(gè)條件：編碼器自適應(yīng)程序造成的延遲和復(fù)雜性必須能夠被系統(tǒng)所接受；信源的統(tǒng)計(jì)特征必須足夠平穩(wěn)；在編碼器和解碼器中事先統(tǒng)一好自適應(yīng)程序，使解碼器在無損的解碼數(shù)據(jù)流中保持與編碼器同步，而不需要編碼器另送一組信息來描述其適應(yīng)過程。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ編碼：LZ編碼是一種被廣泛使用的自適應(yīng)的編碼方法，它有許多變體。

劃分：許多靈活的無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)生壓縮編碼代表這些段。LZ算法的變體，典型的兩種，LZ77和LZ78，使用的劃分方法有所不同。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮為了更好地說明LZ77算法的原理，首先介紹算法中用到的幾個(gè)術(shù)語：輸入數(shù)據(jù)流(inputstream)：要被壓縮的字符序列。

字符(character)：輸入數(shù)據(jù)流中的基本單元。3. 編碼位置(codingposition)：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)器中的開始字符。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮前向緩沖存儲(chǔ)器(Lookaheadbuffer)：存放從編碼位置到輸入數(shù)據(jù)流結(jié)束的字符序列的存儲(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始向后數(shù)也就是最后處理的字符數(shù)。6. 指針(pointer)：指向窗口中的匹配串且含長度的指針。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮LZ77編碼算法的核心是查找從前向緩沖存儲(chǔ)器開始的最長的匹配串。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮編碼算法的具體執(zhí)行步驟：把編碼位置設(shè)置到輸入數(shù)據(jù)流的開始位置。查找窗口中最長的匹配串。以“(Pointer,Length)Characters”的格式輸出，其中Pointer是指向窗口中匹配串的指針，Length表示匹配字符的長度，Characters是前向緩沖存儲(chǔ)器中的不匹配的第1個(gè)字符。如果前向緩沖存儲(chǔ)器不是空的，則把編碼位置和窗口向前移(Length+1)個(gè)字符，然后返回到步驟2。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮例第一次輸出第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮第二次輸出第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮第三次輸出第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮第四次輸出第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮第五次輸出第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ77壓縮真正實(shí)現(xiàn)LZ77算法時(shí)還有許多復(fù)雜的問題需要解決，如：對“(Back_chars,Chars_length)Explicit_character”三元組的編碼方法如何查找最長匹配串窗口的最大長度第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZSS編碼LZ77通過輸出真實(shí)字符解決了在窗口中出現(xiàn)沒有匹配串的問題，但這個(gè)解決方案包含有冗余信息。冗余信息表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是空指針；二是編碼器輸出額外的字符，這種字符是可能包含在下一個(gè)匹配串中的字符。LZSS算法以比較有效的方法解決兩個(gè)冗余。它的思想是如果匹配串的長度比指針本身的長度長就輸出指針，否則就輸出真實(shí)字符。缺點(diǎn)：由于輸出的壓縮數(shù)據(jù)流中包含有指針和字符本身，為了區(qū)分它們就需要有額外的標(biāo)志位。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78編碼與LZ77相比，LZ78方法維護(hù)了一張“詞典”。但是，在壓縮后的數(shù)據(jù)流中，并不需要保存這張?jiān)~典。在譯碼的過程中，從碼字流中重構(gòu)詞典。以二進(jìn)制串為例，介紹LZ78編碼。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78編碼00010110000010100100100010011LZ78劃分結(jié)果：0，00，1，01，10，000，010，編碼的過程中可以構(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約定的構(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)的左支還是右支來表示，這樣，編碼器就可以向解碼器精確的指出下一段。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連續(xù)的段中。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78編碼00010110000010100100100010011LZ78劃分結(jié)果：0，00，1，01，10，000，010，編碼的過程中可以構(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約定的構(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)的左支還是右支來表示，這樣，編碼器就可以向解碼器精確的指出下一段。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連續(xù)的段中。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78編碼編碼器中指定段K需要多少二進(jìn)制數(shù)？在編碼器開始劃分K段時(shí)，樹上已經(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)K－1）。最簡單的編碼方法，[log2k]能夠描述其父節(jié)點(diǎn)，然后在加上最后一位，[log2k]+1可以描述這個(gè)段。上例的編碼效率：28位，編碼以后必須用40個(gè)二進(jìn)制書來表示這個(gè)28位的序列第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78編碼改進(jìn)：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)，原來的這個(gè)父節(jié)點(diǎn)不可能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”。這樣就可以壓縮掉一位。壓縮最后一位的改進(jìn)法被稱為LZ78S。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。可以使用40-3＝37個(gè)二進(jìn)制數(shù)來編碼28個(gè)源字符。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78E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)”。左右都已經(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，只要編碼器和解碼器采用相同的方法。上例中，LZ78E描述11段所需的二進(jìn)制數(shù)字的編碼位數(shù)為36。LZ78SE：將LZ78E和LZ78S結(jié)合。進(jìn)一步降低編碼所需要的二進(jìn)制位。在本例中，LZ78SE需要33位二進(jìn)制數(shù)來完成編碼。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZ78EP編碼和LZ78SEP編碼試圖用一個(gè)更小的數(shù)表示L（k），以描述LZ78劃分。將活節(jié)點(diǎn)進(jìn)行前綴編碼，不考慮它們的概率特性（假設(shè)概率相等）。

第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZW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，其目的是克服發(fā)送每段最后一個(gè)未壓縮字符造成的低效率。解碼器比編碼器晚一步更新。LZW樹開始時(shí)由根節(jié)點(diǎn)和所有的單字符量構(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)字符開始，在當(dāng)前的LZW樹中找出一個(gè)最長的匹配，第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZW編碼在劃分出之后，編碼器就對LZW樹進(jìn)行更新；在所對應(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)刻并不知道此信息，但可以根據(jù)接下來的的信息進(jìn)行相應(yīng)的LZW樹構(gòu)造。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZW編碼例：00010110000010100100100010011見LZW編解碼示意圖第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bLZW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基礎(chǔ)上采用前綴編碼第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.3通用無損信源編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b預(yù)測編碼是根據(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)對下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測，然后對實(shí)際值和預(yù)測值的差進(jìn)行編碼。如果預(yù)測比較準(zhǔn)確，則誤差會(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)行編碼，達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的。兩種典型的預(yù)測編碼：DPCM和ADPCM第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.4預(yù)測編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮bDPCM編碼：量化實(shí)際值和預(yù)測值的差，達(dá)到壓縮的目的。ADPCM編碼：采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測。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壓縮數(shù)據(jù)率，根據(jù)信號(hào)分布均勻的特點(diǎn)，系統(tǒng)具有隨輸入信號(hào)的變化而改變量化區(qū)間大小，以保持輸入給量化器的信號(hào)基本均勻的能力，這種能力稱為自適應(yīng)量化。預(yù)測參數(shù)的最佳化依賴于信源的統(tǒng)計(jì)特性，要得到最佳預(yù)測參數(shù)是一件繁瑣的工作，而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好性能。自適應(yīng)預(yù)測：隨著編碼區(qū)間的不同，預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化。第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.4預(yù)測編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b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)行變換，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)中壓縮數(shù)據(jù)的三個(gè)主要步驟：變換變換域采樣量化第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.5變換編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b通過對數(shù)據(jù)源的分析，將其分解成一系列更適合表示的“基元”，或從中提取出若干具有更本質(zhì)意義的參數(shù)，編碼僅對這些基本單元或特征參數(shù)進(jìn)行。譯碼時(shí)則借助于一定的規(guī)則或模型，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)壓縮

1.數(shù)據(jù)壓縮的基本原理和方法

1.3常用數(shù)據(jù)壓縮方法的基本原理 1.3.6分析－合成編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻壓縮編碼的基本方法 2.1.1概述研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻壓縮編碼的基本方法 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可能一致。一般來說，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)可以取得較好的質(zhì)量。但如果數(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（timedomainapproach）和頻域法(frequencydomainapproach)兩類。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻壓縮編碼的基本方法 2.1.2波形編譯碼時(shí)域法：PCM、DPCM、ADPCM頻域法：子帶編碼時(shí)域法中，最簡單的波形編碼是脈沖編碼調(diào)制（pulsecodemodulation,PCM），對輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和量化。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻壓縮編碼的基本方法 2.1.2波形編譯碼PCM均勻量化：如果采用相等的量化間隔對采樣得到的信號(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)，無論對大的輸入信號(hào)還是小的輸入信號(hào)一律都采用相同的量化間隔。均勻量化面臨的問題：為了適應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對話音信號(hào)來說，大信號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)并不多，增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個(gè)不足，就出現(xiàn)了非均勻量化的方法，也叫做非線性量化。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻的壓縮編碼方法 2.1.2波形編譯碼PCM非均勻量化：對輸入信號(hào)進(jìn)行量化時(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)之間定義一種對應(yīng)關(guān)系?，F(xiàn)在較常用的有兩種，μ律和A律。μ律——對數(shù)PCM。A律，分段函數(shù)。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻的壓縮編碼方法 2.1.2波形編譯碼DPCM:differentialpulsecodemodulation，差分脈沖編碼調(diào)制在話音編碼中，一種普遍使用的技術(shù)叫做預(yù)測技術(shù)，這種技術(shù)是企圖從過去的樣本來預(yù)測下一個(gè)樣本的值。根據(jù)：認(rèn)為在話音樣本之間存在相關(guān)性。如果樣本的預(yù)測值與樣本的實(shí)際值比較接近，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)來表示差值。這就是差分脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)——對預(yù)測的樣本值與原始的樣本值之差進(jìn)行編碼。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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2.1音頻的壓縮編碼方法 2.1.2波形編譯碼DPCM:differentialpulsecodemodulation，差分脈沖編碼調(diào)制DPCM這種編譯碼器對幅度急劇變化的輸入信號(hào)會(huì)產(chǎn)生比較大的噪聲。改進(jìn)的方法之一就是使用自適應(yīng)的預(yù)測器和量化器，這就產(chǎn)生了自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM（adaptivedifferentialPCM,ADPCM）。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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2.1音頻的壓縮編碼方法 2.1.2波形編譯碼頻域法：子帶編碼。帶寬：頻率的變化范圍。子帶編碼的主要過程：使用一組帶通濾波器（band-passfilter,BPF）把輸入音頻信號(hào)的頻帶分成若干個(gè)連續(xù)的頻段，每個(gè)頻段稱為子帶。對每個(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。在接收端譯碼時(shí)，將每個(gè)子帶的代碼單獨(dú)譯碼，然后把他們組合起來，還原成原來的音頻信號(hào)。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.1音頻的壓縮編碼方法 2.1.2波形編譯碼子帶編碼的優(yōu)點(diǎn)：1.可以對每個(gè)子帶分別進(jìn)行控制，例如在進(jìn)行自適應(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)節(jié)。2.可根據(jù)每個(gè)子帶信號(hào)在感覺上的重要性，對每個(gè)子帶采用不同的編碼方法。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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2.2電話質(zhì)量的壓縮標(biāo)準(zhǔn)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64AM11．0258單聲道88FM22．0516立體聲705.6CD44.116立體聲1411.2研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

2.音頻的壓縮

2.3調(diào)幅廣播質(zhì)量的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)速率（Kbps）算法應(yīng)用G．71164PCM公共網(wǎng)G．72132ADPCM公共網(wǎng)G．72264SB－ADPCMISDN，廣播MPEG32－448MPEG多媒體系統(tǒng)研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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2.4MPEG音頻編碼方法MPEG音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為許多音頻數(shù)據(jù)定義了許多算法，都采用了子帶壓縮并充分利用人聽覺的特點(diǎn)。在不用的應(yīng)用需求中可以使用不同的算法。層次：MPEG音頻標(biāo)準(zhǔn)定義了不同的附加規(guī)定來為不同的應(yīng)用節(jié)省代價(jià)，MPEG音頻中附加規(guī)定稱為層，從1～3，復(fù)雜度增加。對于音樂和聲音數(shù)據(jù)，雙聲道能在第三層以約64Kbps速率很好地編碼。對于層次2為每通道128Kbps，層次1為192Kbps。

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2.音頻的壓縮

2.4MPEG音頻編碼方法研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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2.4MPEG音頻編碼方法在MPEG－2標(biāo)準(zhǔn)中，對音頻編碼進(jìn)行了擴(kuò)充。MPEG－2在音頻方面定義了兩種聲音數(shù)據(jù)壓縮格式，一種在標(biāo)準(zhǔn)中稱為MPEG－2Audio，是以MPEG-1Audio兼容的，又稱為MPEG-2BC(backwardcompatible)。另一種稱為MPEG－2AAC(AdvancedAudioCoding)，它與MPEG－1聲音格式不兼容。

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3.視覺類媒體壓縮

3.1概述研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.2有損編碼方法截?cái)啵鹤詈唵蔚膲嚎s方法是通過減少每個(gè)象素的位數(shù)來減少數(shù)據(jù)。這種方法稱為截?cái)喾ā＠纾?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壓縮效果。大面積著色：在亮度/色度分量的形式的圖像中，多個(gè)像素點(diǎn)共用色度信號(hào)。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG——混合壓縮JPEG的名稱：JointPhotographicCodingExpertsGroup（聯(lián)合圖片專家組

），它是由ISO標(biāo)準(zhǔn)化組織下的小組和CCITT聯(lián)合成立的，致力于靜止圖像的壓縮研究。其發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn)。JPEG壓縮，靜態(tài)灰度或彩色圖像的一種標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法。是一種混合的壓縮算法，在這種壓縮算法中，采用了多種有損及無損壓縮技術(shù)。CCITTGroup3/CCITTGroup4是一種二值圖像的壓縮方法，而JPEG是一種靜止彩色圖像和灰度圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。JPEG已經(jīng)作為ISO標(biāo)準(zhǔn)公布。近年來新的標(biāo)準(zhǔn)：JPEG2000。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG——混合壓縮JPEG的無損預(yù)測編碼算法采用預(yù)測器的方法進(jìn)行編碼。選擇值預(yù)測選擇值預(yù)測0非預(yù)測4a+b-c1a5a+(b-c)/22b6b+(a-c)/23C7(a+b)/2研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG——混合壓縮JPEG中基于DCT的壓縮算法的主要步驟：（1）DCT變換（2）對DCT系數(shù)進(jìn)行量化（3）對量化后的系數(shù)進(jìn)行編碼譯碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b85研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG——混合壓縮壓縮過程：（1）分塊：按序分塊，將圖像分成8*8的子塊。JPEG處理的是單獨(dú)的彩色分量。（2）FDCT變換(正向離散余弦變換，forwarddiscretecosinetransform)：對每一個(gè)子塊，進(jìn)行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程，因此就減少了存儲(chǔ)整數(shù)所需的位數(shù)。量化的過程：試圖確定什么信息可以安全地消去，而沒有任何明顯的視覺保真度損失。DCT系數(shù)矩陣被量化以減少系數(shù)的精度，因此提高了壓縮率。

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3.3JPEG——混合壓縮壓縮過程：（4）對量化后的值進(jìn)行Z掃描：量化后的矩陣，右下角的部分接近0，把這個(gè)矩陣中的值重新排列游程，可以使游程中0值的長度增加，以此進(jìn)一步提高壓縮率。JPEG提出用之字形序列的方法為量化后的DCT系數(shù)排序。（5）對掃描后的數(shù)列進(jìn)行編碼：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)行編碼。DC系數(shù)編碼：對相鄰圖像塊之間的DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼。AC系數(shù)編碼：游程長度編碼研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG——混合壓縮壓縮過程：（5）對掃描后的數(shù)列進(jìn)行編碼：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)行編碼。DC系數(shù)編碼：對相鄰圖像塊之間的DC系數(shù)的差值進(jìn)行編碼。AC系數(shù)編碼：游程長度編碼（6）熵編碼：對編碼后的DC系數(shù)和AC系數(shù)進(jìn)一步壓縮。（7）組成位數(shù)據(jù)流研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG2000簡介JPEG2000，正式名稱為“ISO15444”，同樣是由JPEG組織負(fù)責(zé)制定。JPEG2000對于以往的JPEG標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)很大的飛躍。JPEG2000的原理：JPEG2000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(DiscreteCosineTransform)為主的區(qū)塊編碼方式，而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelettransform)為主的多解析編碼方式。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG2000簡介JPEG2000能實(shí)現(xiàn)LoselessCompression（無損壓縮）。在實(shí)際應(yīng)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，通常需要進(jìn)行無損壓縮。對圖像進(jìn)行無損編碼的經(jīng)典方法——預(yù)測法已經(jīng)發(fā)展成熟，并且作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寫入了JPEG2000中。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG2000簡介JPEG2000能實(shí)現(xiàn)ProgressiveTransmission（漸進(jìn)傳輸）。這是JPEG2000的一個(gè)極其重要的特征。它先傳輸圖像的輪廓，然后逐步傳輸數(shù)據(jù)，不斷提高圖像質(zhì)量，以滿足用戶的需要。這在網(wǎng)絡(luò)傳輸中有著重大的意義。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.3JPEG2000簡介JPEG2000另一個(gè)極其重要的優(yōu)點(diǎn)：ROI（RegionofInterest，即感興趣區(qū)域）。你可以指定感興趣區(qū)域，在這些區(qū)域，你可以在壓縮時(shí)指定特定的壓縮質(zhì)量，或在恢復(fù)時(shí)指定特定的解壓縮要求。JPEG2000還考慮了人的視覺特性，增加了視覺權(quán)重和掩膜。這樣在不損害視覺效果的情況下，大大提高了效率。研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XITU:ISO/IEC:H.261H.262H.263H.263+H.264MPEG1MPEG2MPEG4(Part2)MPEG7MPEG21MPEG4(Part10)研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XH.261p×64kb/s視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)

時(shí)間1990年12月輸入176×144(QCIF)352×288(CIF)幀速率可變<=30輸出p×64kb/s(p=1,2,…,32)壓縮率20~30小于MPEG1壓縮算法運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測與分塊DCT相結(jié)合的混合編碼應(yīng)用可視電話、視頻會(huì)議等對稱應(yīng)用研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XMPEG1數(shù)據(jù)傳輸速率為1.5Mb/s的數(shù)字存儲(chǔ)媒體運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音編碼標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1992年輸入視頻：352×240×30，352×288×25音頻：32、44.1、48kHz的線性PCM輸出1.5Mb/s、32-384Kb/s(音頻)壓縮率20~30壓縮算法運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測（單向預(yù)測＋雙向預(yù)測）＋DCT應(yīng)用VCD、MP3、局域網(wǎng)視頻傳輸研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XMPEG2H.262運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音通用編碼標(biāo)準(zhǔn)(ITU與MPEG聯(lián)合發(fā)布)

時(shí)間1993年11月輸入352×288～1920×1152采用頻率為16、22.05、24、32、44.1、48kHz的線性PCM、支持5.1聲道

輸出1.5－80Mb/s、8-640Kb/s(音頻)壓縮率30－40壓縮算法運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測（單雙向預(yù)測）＋DCT、可伸縮性、前向兼容應(yīng)用DVD、DVB、HDTV研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XH.263H.263+甚低碼率通信的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1996年3月、1998年1月輸入QCIF、CIF、128×96(SubQCIF)、704×576(4CIF)、1408×1152(16CIF)輸出30kb/s～壓縮率H.263+>H.263>MPEG2壓縮算法運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測（單雙向預(yù)測）＋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)的視頻通信研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XMPEG4(Part2)MPEG4Visual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≧176×144的多種分辨率格式輸出4.6Kb/s～64Kb/s壓縮率≧100壓縮算法基于對象的新一代編碼技術(shù)，注重交互性，即可包含自然對象，又可包含人工合成對象應(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)用研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XH.264MPEG4(Part10)MPEG4AVC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MPEG4Visual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)，只是做了局部優(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（CDDVD）等多種應(yīng)用研究生多媒體03多媒體數(shù)據(jù)壓縮b第三章多媒體數(shù)據(jù)壓縮

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3.4視聽通信編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.26XH.261標(biāo)準(zhǔn)是視頻圖像壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)。用于傳輸率在p×64Kbpsp×64kbps（p＝1～30）的視聽服務(wù)的視頻編碼器。主要用于視頻電話和電視會(huì)議。數(shù)字視頻