多媒体计算机技术原理及应用三

多媒体计算机技术

原理及应用

主讲：李晓lixiao@辅导课程三1数据压缩技术—信息表示与编码第二章多媒体数据压缩技术

多媒体计算机系统中，要处理、传输、存储的多媒体信息，主要包括数字、文本、图形、图像、视频等媒体类型。这些媒体的表示在计算机系统中以大量数据存在，所以数据的高效表示和压缩技术就成为多媒体系统的关键技术。2数据压缩技术—信息表示与编码第二章学习内容2.1信息表示与编码2.2常用的数据压缩技术2.3静态图像压缩标准JPEG2.4运动图像压缩标准MPEG2.5视听通信编码解码标准H.2612.6声音压缩标准本章小结3数据压缩技术—信息表示与编码2.1学习要求4数据压缩技术—信息表示与编码2.1.1概述1.为什么要数字化？采用模拟方式表示声音和图像信息缺点易出故障；不适合数字计算机加工处理。对多媒体信息进行数字化处理的优点：提高稳定性、精确性；适于计算机处理。5数据压缩技术—信息表示与编码2.1.1概述2.数据压缩的必要性

数字化处理面临的主要问题是巨大的数据量例1：A4幅面（21.6cm*30cm)的彩色照片，用扫描仪采样（设12dot/cm)，像素用24bit彩色信号表示。则其数据量为：(21.6*12)*(30*12)*24Bit=26.7M6数据压缩技术—信息表示与编码2.1.1概述2.数据压缩的必要性

数字化处理面临的主要问题是巨大的数据量例2双声道立体声。若16位，22.05kHz，录制1分钟，数据=？（22.05*1000*16*2*60）/（8*1000*1000）=5.292M录制1小时？7数据压缩技术—信息表示与编码2.1.1概述2.数据压缩的必要性

关键：——数据压缩。解决如下问题：存储、存取、处理传输8数据压缩技术—信息表示与编码2.1.1概述3.数据压缩的可能性图像和视频中存在大量冗余信息。什么是冗余？相同或者相似信息的重复可以在空间范围重复，也可以在时间范围重复可以是严格重复，也可以是以某种相似性重复常见冗余种类（1）空间冗余 （2）时间冗余（3）信息熵冗余 （4）结构冗余（5）先验知识冗余 （6）视觉冗余（7）其他冗余9数据压缩技术—信息表示与编码数据庆压缩朝的可币能性（1）空孩间冗塑余这是业静态切图像间中存怕在的没最主色要的婚一种刊数据供冗余在同冷一幅括图像歪中，槐规则丙物体鼠和规台则背找景的姓表面填物理蝇特性吴具有送相关产性即对肤同一宝景物保表面联上采幼样点努的颜革色之肝间存泪在着架空间嗽连贯壤性例如狂：图役像中凝一片御连续东的区惯域，侍其像敌素为提相同熔的颜嚷色，明空间旁冗余俩产生10数据曾压缩王技术淋—信甜息表斑示与讽编码数据纸压缩盏的可素能性（2）时翅间冗妹余序列遣图像(电视草图像码、动趴画)和语览音数迹据中撒所经权常包羞含的着冗余一组魄连续狗的画扛面之互间往站往存旋在着真时间吴和空凭间的嘱相关配性例如盘：唱攻歌的集歌手11数据内压缩躲技术宰—信黑息表马示与搅编码数据羊压缩杨的可犯能性（3）信朴息熵肆冗余信息胞熵：典一组乎数据售所携亡带的洽信息旦量。冗余俯的产岁生是辨因为暗：在骄信源族符号慰的表酒示过荷程中紧未遵笔循信贵息论零下最她优编振码而无造成冠。通过超熵编挎码进鉴行压积缩12数据躁压缩辫技术稠—信数息表场示与牵编码数据沈压缩授的可贡能性（4）结低构冗俭余在某并些场盈景中洽，存蓬在着稼明显恩的分仆布模柴式——结构结构方可以县通过菌特定芳的过姨程来裤生成例如吃：方纺格状宏的地探板，扶蜂窝释，砖围墙等13数据舞压缩张技术群—信膀息表券示与觉编码数据辰压缩油的可夜能性（5）知疾识冗叠余有许悔多图惧像的大理解院与某蛾些基培础知止识有斑相当将大的剃相关犯性这类谊规律薪性的厅结构干可以获由先航验知境识和折背景场知识亡得到例如冲：人粮脸的临图像14数据办压缩护技术侄—信短息表早示与挤编码数据工压缩躬的可鲁能性（6）视龙觉冗惰余可以叮根据雹这些事视觉聚特性宵来对但图象则信息芹进行香取舍人类晃的视州觉系壶统对楼图像慢场的胆敏感声性：口非均疾匀和董非线鄙性的对亮宝度变忙化敏深感，昼而对仍色度聚的变国化相迈对不扩敏感在高疗亮度乱区，伴人眼裕对亮慕度变律化敏算感度树下降对物描体边习缘敏杀感，爹内部缎区域杀相对界不敏斧感对整兼体结伤构敏耽感，觉而对础内部诉细节五相对趣不敏布感15数据慈压缩富技术预—信朝息表蓝示与摘编码彩色租空间——译（抽1）透RG炉B彩色览空间R，G，B分别沈代表红(r钻ed疾)、绿(g鸡re胸en鹅)、蓝(b回lu振e)三色至。这夕是彩惧色最基本都的表惭示模杯型。通过对R、G、B三个介颜色极通道的变化脚以及犬它们溪相互撤之间的叠加可得到联各式算各样的颜色等。16数据仓压缩适技术惩—信拾息表绢示与愿编码彩色设空间——从R铜GB彩色针空间RG断B是计算珠机系烧统使惕用的彩色楼模型。显示甘器可绣显示25酿6*规25槽6*渠25灶6=干16吧,7倒77组,2婚16种颜色裁，即24位真防彩(Tr少ue弯Co吼lo马r)。常用勤的有RG猾B5：5：5方式和RG梅B8：8：8方式抵。RG填B5：5：5方式午中，漠用两虚个字雨节表悬示一举个像息素；R少GB吵8：8：8方式盛中，R、G、B三个款分量椅各占呢一个禾字节(8位)。17数据瓜压缩右技术镇—信陕息表若示与饱编码彩色台空间——拉（夫2）朗HS早I彩色更空间用三芬个分拔量来表示弟一种亡颜色H（株hu篇e，色比调）S（侮sa荣tu形ra软ti功on，饱灯和度）I（杠in玻te妇ns幻玉it在y，光第强度）HS轮I彩色鱼空间姓更适美合人廊的视且觉特沫性。18数据千压缩骡技术液—信盈息表拣示与蓝编码颜色其编辑换器19数据脂压缩贷技术银—信粗息表肢示与毅编码方形付区域遣为色寒度图程，可占对色唇度进采行调臭节（磁包括行色调贱和饱船和度码）色调倾值睡0魄~纵23欣924非00亮度0~淘24捡0饱和判度从到条形疼区域果为亮哲度图寻，可挑调节唇亮度颜色兔编辑叮器20数据倚压缩仍技术公—信惯息表肚示与捡编码彩色斗空间——先（峰3）斑YU恩V彩色听空间Y为亮度辛信号亲，U（浑B-剩Y）和V（挖R-哪Y）是色卵差信微号YU门V的最夜初作往为电抓视系眠统信面号编罪码。优点度之一是亮度华信号和色差租信号览分离，容易使彩色熔电视坚系统初与只狐对亮钟度敏遍感的赵黑白许电视机亮度尝信号辰兼容。否则累，如控果用RG申B传输垒，黑项白电炉视机干无法侄处理驰。中国库和西傲欧采虫用的PA件L制式须电视跳系统沉就采视用该绍空间果进行着传输博，电残视机希接收愤到后凤，再共转换可成RG监B空间21数据博压缩瞒技术真—信莫息表让示与醋编码彩色呼空间——街（剥3）张YU把V彩色超空间国际荐无线腾电咨否询委泼员会(C匀CI直R)根据胆实验鱼认为，采用泡双倍度采样4：2：2方案塔效果张较好，提出了CC月IR近6代01标准剖：22数据文压缩沉技术签—信采息表清示与猾编码彩色彩空间——聋Y贤UV<—腿—>RG判BYU幸V与RG顿B的相阴互变者换（裕线性胁关系浩），读这里绵对系傲数作壶了小认的改读变Y捏=哈0.惑3R词+齿0静.5量9G冷+宰0代.1添1B（宽雹频）U总=数B唱–继Y（窄赌频）V朝=斩R材–雪Y（窄骄频）接收胡时，R跟=先Y通+ＶG所=指Y既–左0.碑19演U矩–0.兵51ＶB刮=惰Y基+Ｕ23数据貌压缩街技术葡—信兔息表岂示与摧编码彩色辅空间——（4）YI种Q彩色芦空间YI俱Q彩色钓空间该是在鸡广播硬电视娘系统驻中另充一种五常用的亮度与色差许分离的模型。美国的电视紫系统旅采用NT齿SC制式作，其衔彩色孤空间哈即为YI环Q—逝—Y是亮度，I和Q共同棒描述洋图像的色调和饱和宋度。YU缎V与RG胞B的相互存关系块为：24数据莲压缩抵技术活—信相息表幕示与项编码彩色勺空间更多汁内容齐请参旁照第9章9.辟1.