人类社会生存三大要素.ppt

2020 3 31 1 compressionchap01 ppt IntroductiontoDataCompression 2020 3 31 compressionchap01 ppt 2 序 人類社會生存三大要素物質 能量與信息訊息非獨立存在 以相互聯繫為前提要依附於載體才能處理 傳輸 操作控制理論的創立 N Wiener訊息理論的定義 C Shannon信息的定量測試與分析 2020 3 31 compressionchap01 ppt 3 資料壓縮 資料壓縮的定義用來減少表示一個信息 資訊 所需之訊號空間量的程序 例 長話短說 縮寫資料壓縮的目的降低儲存資料的空間減少資料傳輸速度 2020 3 31 compressionchap01 ppt 4 WhyDataCompression 786488bytes 23116bytes Cr 34 0 2020 3 31 compressionchap01 ppt 5 WhyDataCompression 786488bytes 33079bytes Cr 23 78 2020 3 31 compressionchap01 ppt 6 WhyDataCompression 786488bytes 49746bytes Cr 15 80 2020 3 31 compressionchap01 ppt 7 WhyDataCompression 786488bytes 26614bytes Cr 29 55 2020 3 31 compressionchap01 ppt 8 WhyDataCompression 786488bytes 25485bytes Cr 30 86 2020 3 31 compressionchap01 ppt 9 壓縮資料 文書語音 speech 音訊 audio 與心電圖 electrocardiogram ECG 影像資料視訊會議及高品質電視 2020 3 31 compressionchap01 ppt 10 傳輸影像資料1024 1024 4Mbits 傳輸媒體傳輸速率傳輸時間電信局電話線2400bps1740秒 29分 對絞線 或專線 9600bps437秒 7 3分 T1專線1 544Mbps2 7秒同軸電覽3 10Mbps1 4秒 0 42秒光纖纜線100Mbps0 042秒醫療影像資料CT 電腦斷層攝影 512 512 像素 12 位元 像素 30 每一次檢查所需之影像張數 16MB 次 MRI 核磁共振 256 256 像素 12 位元 像素 50 每一次檢查所需之影像張數 6 5MB 次 US 超音波 512 512 像素 6 位元 像素 36 每一次檢查所需之影像張數 9 5MB 次 X光片 2048 2048 像素 12 位元 像素 4 每一次檢查所需之影像張數 32MB 次 2020 3 31 compressionchap01 ppt 11 ECG 2020 3 31 compressionchap01 ppt 12 HDTVandTV ImageSizeNTSC 512 480PAL 512 512CCIR601 Studio 720 480 576HDTV 1440 960SuperHDTV 4000 2000 Japan CIF lowbitrate 360 240 288 Videoconference QCIF 180 120 144 2020 3 31 compressionchap01 ppt 13 HDTVandTV A512 512 8 3 6MbitsTVimageshouldbetransmittedinabout1 30secbyanytransmissionline 2020 3 31 compressionchap01 ppt 14 為何資料可以被壓縮 資料累贅 dataredundancy 資料中所含重複或不必要的資料編碼累贅 codingredundancy 符號間之累贅 inter symbolredundancy 畫面間累贅 inter frameredundancy 2020 3 31 compressionchap01 ppt 15 編碼累贅 codingredundancy 沒有充分的使用代表資訊的位元資料 s1 s2 sq 所有可能出現的符號p si 符號出現的si機率平均一個符號需用Lavg個位元 Lavg l si p si fori 1toq固定長度編碼 fixedlengthcoding Lavg 3變動長度編碼 variablelengthcoding Lavg 2 7 表1 1 p1 10 2020 3 31 compressionchap01 ppt 16 Example VLC rKpr rK Code1l1 rK Code2l2 rK r0 00 190003112r1 10 250013012r2 20 210103102r3 30 1601130013r4 40 08100300014r5 50 061013000015r6 60 0311030000016r7 70 0211130000006 2020 3 31 compressionchap01 ppt 17 CodingRedundancy Cr 3 2 7 1 11 Lavg Code2 l2 rK Pr rK 2 0 19 2 0 25 2 0 21 3 0 16 4 0 08 5 0 06 6 0 03 6 0 02 2 7bits 2020 3 31 compressionchap01 ppt 18 符號間之累贅 inter symbolredundancy 沒有考慮符號間前後的關聯性10 12 13 15 16 17 20 2110 2 1 2 1 1 3 1利用前後取樣點的關聯性來進行資料壓縮 如可以從目前的取樣值來預測下一個取樣值的範圍 如影像 聲音資料 2020 3 31 compressionchap01 ppt 19 Inter sampleRedundancy 2020 3 31 compressionchap01 ppt 20 Inter pixelRedundancy 2020 3 31 compressionchap01 ppt 21 畫面間累贅 inter frameredundancy video資料之前後frames間的資料大多很相似 2020 3 31 compressionchap01 ppt 22 Psycho visualRedundancy Certaininformationhaslessrelativeimportancethanotherinformationinnormalvisualprocessing Thisinformationissaidtobepsycho visualredundant Psycho acousticredundancyinMPEGaudiocoding 2020 3 31 compressionchap01 ppt 23 IGS improvedgrayscale quantizationrecognizestheeye sinherentsensitivitytoedgesandbreaksthemupbyaddingtoeachpixelapseudo randomnumber PixelGrayLevelSumIGSCodei 100000000i01101100011011000110i 110001011100101111001i 210000111100011101000i 311110100111101001111IfMSBi 1 4 ofGrayLeveli 1111thenSumi GrayLevelielseSumi GrayLeveli LSBi 1 5 8 ofSumi 1 2020 3 31 compressionchap01 ppt 24 Psycho visualRedundancy 2020 3 31 compressionchap01 ppt 25 TemporalRedundancy 2020 3 31 compressionchap01 ppt 26 ClassesofDataCompression LosslessLossyReversalIrreversalNoiselesscodingFidelity reductioncodingRedundancyreductionEntropyreduction 2020 3 31 compressionchap01 ppt 27 ClassesofDataCompression 2020 3 31 compressionchap01 ppt 28 FidelityCriteria objectivefidelitycriteriaRootmeansquareerrorRmssignal to noiseratioSNR 2020 3 31 compressionchap01 ppt 29 FidelityCriteria Peaksignal to noiseratioPSNR 2020 3 31 compressionchap01 ppt 30 FidelityCriteria SubjectivefidelitycriteriaValueRatingDescription1Excellentextremehighquality asgoodasyoucoulddesired 2Finehighquality providingenjoyableview3Passableacceptablequality4Marginedpoorquality5Inferiorverypoorimage6Unusablesobadthatyoucouldnotwatchit 2020 3 31 compressionchap01 ppt 31 Standards JBIG binaryimages BetterperformancethanG3 G4byCCITTProgressivetransmissionAdaptive e g half tonedimages G4cause50 dataexpansionforthissortofimages 2020 3 31 compressionchap01 ppt 32 Standards JPEG stillimage DCTbasedbaselinesystem ch 10 extendedsystemfeatures progressivebuild up losslesscompressorHuffmancodingandArithmeticcodingJPEG2000wavelet basedStandardappearedin2001 2020 3 31 compressionchap01 ppt 33 Standards MPEG H 26