第3章 编码技术.ppt

第三章多媒体数据压缩技术 本章重点 多媒体数据压缩编码技术音频 图像 视频压缩编码标准 就是把各种信源输出转换成易于处理的形式 如二进制或其他数字信号 以利于 在通信信道中传输在磁介质 光盘中存储在计算机中进行处理 多媒体数据压缩 3 1数据压缩编码技术 为解决存储 处理和传输多媒体数据的问题采取的措施包括 提高计算机本身的性能提高通信信道的带宽更重要的是对多媒体数据进行高效实时的压缩 减少多媒体信息的存储量和传输量 因此 数据压缩编解码自然成为了多媒体技术中最为关键的核心技术 3 1 1数据量 信息量和冗余量 数据用来记录和传送信息 是信息的载体 真正有用的不是数据本身 而是数据所携带的信息 多媒体数据量是相当大的 但数据量并不等于它们所携带的信息量 在信息论中 这就称为冗余 冗余是指信息存在的各种性质的多余度 信息量 数据量 数据冗余 3 1 1数据量 信息量和冗余量 数据冗余主要有以下几种类型 l 空间冗余 图像数据中常存在的一种冗余 2 时间冗余 序列图像 运动图像 和语音数据中常包含的冗余 3 信息熵冗余 编码冗余 数据携带的信息量少于数据本身 3 1 1数据量 信息量和冗余量 数据冗余主要有以下几种类型 4 结构冗余 数字图像 如草席图像 中表面纹理存在着非常强的纹理结构 5 知识冗余 图像的理解与某些知识相关 如人脸图像有固定的结构 这类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到 6 视觉冗余 人类视觉系统对图像场的变化并不是都能感知的 针对不同类型冗余对多媒体数据压缩 3 1 2图像压缩预处理 图像数据压缩 在不影响或少影响图像质量的前提下 设法减少数据量 其首要任务是去除各种冗余数据 删除冗余数据会给图像质量带来一定损失 要进行相应的预处理 将损失降至最低限度 图像压缩技术使用一些通用的预处理工具 如滤波器 色差信息二次抽样 量化 预测编码 运动补偿 变长编码和图像内插法等图像变换算法 3 1 3数据压缩方法 数据压缩处理一般由两个过程组成 编码过程 即将原始数据经过编码进行压缩 以便于存储与传输 解码过程 即对编码数据进行解码 还原为可以使用的数据 3 1 3数据压缩方法 根据解码后数据与原始数据是否完全一致 数据压缩方法可分为两类 可逆 无失真 编码 解码图像与原始图像严格相同 压缩是没有偏差完全可恢复的 不可逆 有失真 编码 还原图像较原始图像存在一定的误差 但误差在一定范围内 就视觉效果而言是可接受的 3 1 4无损压缩与有损压缩 l 无损压缩法去掉或减少数据中的冗余 但这些冗余值可以重新插入到数据中的 是可逆的 也称无失真压缩 典型的无损压缩法主要是基于统计的编码方案 由于不产生失真 在多媒体技术中常用于文本数据的压缩 能保证完全恢复原始数据 如磁盘文件的压缩 压缩比较低 3 1 4无损压缩与有损压缩 2 有损压缩法会减少信息量 是不可逆的 由于允许一定程度的失真 适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合 图像声音动态视频 3 1 5数据压缩算法的综合评价指标 压缩比要大 压缩算法要简单 压缩 解压速度快 恢复质量 效果要好 3 2数据压缩编码标准 数据压缩编码标准主要有 音频压缩技术标准 MPEG l音频 静止图像压缩编码标准 JPEG 数字声像压缩标准 MPEG l 通用视频图像压缩编码标准 MPEG 2 低比特率音视频压缩编码标准 MPEG 4 视频会议压缩编码标准 H 261 MPEG 1音频在音频压缩标准方面取得巨大成功 规定了三种模式 层 层 MP2 层 MP3 都得到了广泛的应用 VCD中使用的是MPEG 1音频层 层 的复杂度适当 音质优秀 广泛应用在数字演播室等数字节目的制作 交换 存储 传送中 MP3综合了层 的优点 提出混合压缩技术 在低码率条件下高水准的声音质量 使得它成为软解压及网络广播的宠儿 MPEG 1音频 MPEG1是1 5Mb s 主要与cd rom速度相容 也就是vcd所用的压缩格式 MPEG2是4 60Mb s 数字电视 DVD等 MPEG4压缩率很低 波特率可变 用途很广 可视电话 远程监控等 h 261是国际视频会议标准 主要用于视频会议和可视电话 3 2数据压缩编码标准 WMA与MP3齐名 在压缩比和音质方面都超过了MP3 在较低的采样频率下也能产生较好的音质 听觉上64kWMA接近128kmp3音质 96K好于128Kmp3 高于128k的WMA音质和音色表现相差不大低于128K时 WMA对MP3拥有优势 但当码流上升到128k以后 WMA的音质没有像MP3那样随着码流的提高而提升 3 2数据压缩编码标准 静止图像压缩编码标准 JPEG 联合图像专家组 JPEG jointphotographicexpertsgroup 致力于制定适用于连续色调 多极灰度 彩色或单色静止图像数据压缩的