作业2014秋至冬-多媒体试题

1、2014-2015 学年多期末题1.基于 JPEG 图像压缩原理，若考虑有多幅（超过 10000）相似的，如海边景色照片，考虑设计一种更为高效压缩的适合图像群组方法？（10 分）2.如果在第一题中，将基于 JPEG 改为基于 H.261，又该如何考虑如何压缩这组（10 分）？3.简述 CCITT 的 1Dd/2D 压缩原理？（10 分）4.5.6.基于 JPEG 压缩的渐进编码的实现过程？（10 分）请给出一个结合动态和 LZW 的编码方法的可能的应用实例？（10 分）说明算术编码编码原理？并解释为什么其能节省的编码效率？（10 分）空间甚至比编码有更高算术编码，是图像压缩的主要算法之一。 是

2、一种无损数据压缩方法，也是一种熵编码的方法。和其它熵编码方法不同的地方在于，其他的熵编码方法通常是把输入的消息分割为符号，然后对每个符号进行编码，而算术编码是直接把整个输入的消息编码为一个数，一个满足(0.0 n 1.0)的小数 n。若有一个 a、b、c、d 四种符号的单符号信源，待编序列为 S=abda，已知：符号 a b c d符号概率 Pi 0100 0010 0001 0001（以二进位小数表示）累积概率pi 0000 0100 0110 0111按照一定精度的数值作为序列的算术编码，实质上是分割 区间的过程。实现它，必须完成两个递推过程：一 码字 C（），另一 区间宽度为 A（）。若

3、记 SXi 表示 S 的增长（即 S 后增加一个符号 Xi）序列。则有图 1 。若记 为空序列，有 A（）=1，C（）=0，则有如图 2 。在给定符号集和符号概率的情况下，算术编码可以给出接近最优的编码结果。使用算术编码的压缩算法通常先要对输入符号的概率进行估计，然后再编码。这个估计越准，编码结果就越接近最优的结果。7.算术编码是直接把整个输入的消息编码为一个数，知道当消息太长的时候，考虑到计算机浮点数精度的限制，会超出最高精度的范围，那么在工程中如何实现算术编码来解决这个问题？（10 分）8.在 H.264 中，同一帧内是否允许出现不同的 I 片、P 片和 B 片？如果允许会带来什么优势？（

4、10 分）给出 H.264 中 4x4 整数离散余弦变换算法，并说明 4x4 整数离散余弦变换是不是正交变换，为什么？（10 分）9.10. 请给出 CD-ROM 中 CIRC 编码的主要过程，并说明其依赖什么检错能力？（10 分）提高了纠错和CIRC 的全称是交叉交错理德-编码（Crosserleaved Read-Solomon Code），它的主旨是除了增加二维纠错编码外，还将源数据打散，根据一定的规则进行扰频和交错编码，使数据相互交叉交错，从而进一步提高纠错的能力，因为这样一来用户数据的错误将很难连续起来，有利于提高整体的纠错能力。第一步首先生成一个帧的原始数据，24 字节，可以称之为

5、初始帧（在相关标准中则叫Frame-1，简称 F1）并依次求得：C（abd）= 010111， A（abd）= 000001C（abda）= 0010111 ，A（abda）= 0000001 该编码过程可以用图 3 所示的区间划分的过程来描述。译码为逆递推过程，可以通过对编码后的数值进行比较来实现。即判断 C（S）落入哪一个区间，最后得出一个相应的符号序列 S=Ma=S。实际的编译码过程比较复杂，但原理相同，算术编码的理论性能也可使平均符号代码长度接近 符号熵，而且对二元信源的编码实现比较简单，故受重视。中国将它应用于报纸传真的压缩设备中，获得了良好的效果。第二步就是加入 CIRC 编码，一

6、共 8 个字节，可以称之为校验帧（在相关标准中则叫Frame-2，简称 F2），总字节数为 32 个。常说的，所谓的 C1 与 C2 纠错码就是在这一阶段加进去的，C1 与C2 的C 就是CIRC 编码的缩写。第三步就是加入控制码，一个字节，可以称之为数据帧（在相关标准中则叫 Frame-3，简称 F3），此时帧的容量为 33 字节。之后每个 F3 帧再加入 3 个字节的同步信息码就成为了最终用于刻录的帧，总容量为 36 字节。最后经过 EFM 调制，基本上是以每字节 8bit 转换成每字节 17 bit 的方式生成最终的信道脉冲（Channel bit）以控制刻录激光的开与关。CIRC 编码

7、流程上文已经讲过，每个 24 字节的原始数据帧都要附加上 8 字节的以保证帧数据的可靠性，而这个则分为两个步骤来生成，来具体看一下。CIRC 编码流程（第一步：交叉交错后生成 C2在介绍CD 数据生成过程的时候，知道 CIRC 编码处于 F2 生成阶段，因此要先导入 F1原始数据帧，也就是 24 字节。要知道，之所以称为 CIRC 编码，是因为在编码的过程中，源数据有交叉和交错的过程。首先，源数据要按两个字（图中的 A、B）一组分成 6 个大组，偶数组进行两个字节的延迟，从而形成扰频交错编码。这里要解释一下所谓的延迟，两个字节的延迟意味着延迟两帧。也就是说，当进行交错之后，偶数组已经不再是原来

8、 F1 帧中的源数据，而是当前帧的前两帧中的偶数组数据（相对于前两帧，当前帧就意味着两个字节的延迟），原始的偶数组将在后两帧的交错编码中出现。另外，从图中可以看出，字的顺序在交错后发生了很大不同，这种前后帧数据交叉并且顺序交错的过程就是扰频交错编码。此后，扰频交错后生成的新数据进入 C2 编生成 Q。Q为 4 字节，最后生成的新数据为 28 字节，因此 C2 也被称为（28，24）编码，意思是指输入 24 个字节，输出 28 个字节。由此可见，C2 编码并是针对原始 F1 帧的数据进行，但为什么要进行如此复杂的交叉交错的编码呢？这是为了保证纠错效率而设计，下文将有更详细的讲述。第二步：字节依次

9、延迟 4 帧后生成 C1 编码将 C2 编码完成后，将进行大规模的字节延迟交错编码，执行这个操作的就是延迟线，延迟为 4 字节，也就是说 4 帧，操作是每个字中的单个字节。这个要怎么理解呢？比方说，C2编码后的的第一个字节不延迟，第二个字节则将延后 4 帧，第三字节将延后 8 帧如此反复直至第 28 个字节，将被延后 108 帧。也就是说，C2 编码后的 28 个字节，将被有规律的分散到 109 个帧中（第一个字节延后 0 帧，加上最后一个字节延后 108 帧，一共是 109 帧）。延迟操作之后则进入了 C1 编，显然此时的数据与原始的 F1 帧数据差别更大了，C1 编将在 28 个字节的基础

10、上再生成 4 个字节的 P，从而完成了建立了 F2 帧的操作。由于输出 28 个字节，输出 32 个字节，因此 C1 也被称为（32，28）编码。从这个过程中不难看出，C1 编码的对象中包含了 C2 编码（虽然是交错延后的），也承担了对 Q进行保护的任务。现在的 F2 帧已经与 F1 帧有了很大不同，如果帧为 n，那么 F2-n 帧中只有一个字节来自于 F1-n 帧。所以，严格的讲，C1、C2 并不是对 F1 帧的校验编码，因为从 C2 编码开始，对象就已经不再是 F1 帧中的原始数据。这样（交叉交错）的目的就在于防止一帧中出现连续大量的错误而无法纠正，如果原原本本地按原始 F1C2 编码C1

11、 编码的过程生成，将是非常脆弱的，如果这一帧的 24 个字节中出现连续大量的错误码，仅凭 CIRC 的设计，纠错能力仍然有限。若将源数据分散到不同的数据帧中，然后再进行校验，将大大提供单个数据帧的纠错能力。理论上即使 24个字节原始数据全有问题，但由于每个字节最终分布在间距为 4 的 28 个帧（跨度为 109 帧）中，也有可能被完全修复。显然，如果不进行交叉交错的话，这种可能性是不会存在的。C1 与 C2纠错好啦，当了解了 CD 光盘的 CIRC 编码过程之后，就不难理解 CD 的过程，而过程就涉及到了纠错，纠错的效果将体现刻录的质量，或者说是驱动器的读盘能力。CD 光盘中的 C1 与 C2

12、流程在时，其实就是 CIRC的反过程，原先 C2 先编码，现在是 C1 先，原先延迟的，时不延迟，而原先不延迟的则会根据规则进行延迟以反交叉交错进行数据还原。从流程图中，可以发现，C1、C2是必经的过程，而并不像某些文章中所说的，C1应付不了的错误才会交给 C2。事实上，不管 C1过程中有没有错误，都要 C2。从编码过程中，可以知道，两者所的对象完全不同，这也是为什么 C1 纠正不了的错误，C2 反而能纠正，其实就是这个道理，而并不是说 C2 的纠错级别比 C1 高。言归正传，C1 与 C2 的纠错标准是怎样的呢？这里，业界使用了错误等级来对 C1 与C2 解码进行了规定，可简写为 En1 和

13、 En2，其中 E 代表 Error（错误），n 代表出现错误的次数，1 代表一次 C1过程，2 代表一次 C2过程。如果在一次 C1中，发现了一个错误字节，即为 E11，如果发现了两个错误字节即为 E21，如果发现 3 个或的错误字节即为 E31。其中，E11 与 E21 都可以在 C1 阶段纠正，而 E31 则。了延迟交错的设计，当前帧（F2）的错误字节是分散在跨度为 109 帧的 28 个帧中，经但是，过反延迟后，这些错误的字节肯定不会再在同一帧中了，所以通过 C2 编码仍然有可能被纠正。此时，如果在一次 C2中，发现了一个错误字节，即为 E12，如果发现了两个错误字节即为 E22，如果发现了 3 个或的错误字节，即为 E32。与 E31 一样，E32 也不能在