图像的储存与压缩课件

图像的储存与压缩课件汇报人：XX目录01.图像储存基础03.无损压缩技术05.图像压缩标准02.图像压缩原理06.图像压缩应用实例04.有损压缩技术图像储存基础PARTONE图像文件格式位图由像素阵列组成，适合照片等复杂图像；矢量图由几何图形构成，可无限放大不失真。位图与矢量图无损压缩如PNG，保持图像质量；有损压缩如JPEG，在压缩时会损失部分图像信息。无损与有损压缩如JPEG、PNG、GIF、BMP等，每种格式有其特定的压缩算法和应用场景。常见的图像文件格式010203像素与分辨率像素是构成数字图像的最小单元，每个像素包含特定的颜色和亮度信息。像素的概念分辨率指图像中水平和垂直方向上像素的数量，决定了图像的清晰度和细节表现。分辨率的定义像素密度（PPI）影响图像在屏幕上的显示效果，高PPI可提供更细腻的视觉体验。像素密度的影响图像的分辨率越高，文件大小通常越大，需要更多的存储空间和处理能力。分辨率与图像大小颜色深度概念颜色深度指在数字图像中，每个像素所用的位数来表示颜色信息，决定了图像的色彩丰富度。颜色深度的定义01较高的颜色深度能提供更丰富的色彩和更平滑的渐变，但同时也会增加文件大小。颜色深度与图像质量02例如，8位颜色深度可提供256种颜色，而24位颜色深度则能显示约1677万种颜色。常见颜色深度举例03图像压缩原理PARTTWO压缩的必要性图像压缩可以显著减少文件大小，节省硬盘或云存储空间，便于管理和传输。节省存储空间通过压缩图像，可以减少对昂贵存储介质的需求，从而降低长期的存储成本。降低存储成本压缩后的图像文件占用带宽更少，可以加快网络上传和下载的速度，提高效率。加快传输速度压缩技术分类有损压缩技术有损压缩通过舍弃部分图像信息来减小文件大小，如JPEG格式常用于照片压缩。基于预测的压缩预测压缩利用图像数据的统计特性，如预测编码，通过预测和误差编码来减少数据量。无损压缩技术基于变换的压缩无损压缩保留所有图像信息，适用于需要高保真度的场合，例如PNG格式用于网页图像。变换压缩如离散余弦变换（DCT）在JPEG中应用广泛，通过转换图像到频域来实现压缩。压缩比与质量权衡压缩比是指压缩后的图像大小与原始图像大小的比例，它直接关系到存储空间的节省。压缩比的定义在提高压缩比时，通常会牺牲图像质量，导致细节丢失和画质下降。质量损失的影响用户需根据实际需求选择合适的压缩算法和参数，以达到存储空间与图像质量的最佳平衡。权衡策略例如，JPEG格式在压缩时允许用户选择不同的质量级别，以适应不同的应用场景需求。实际应用案例无损压缩技术PARTTHREERun-LengthEncodingRun-LengthEncoding通过统计连续像素值的出现次数来压缩数据，减少存储空间。基本原理0102RLE广泛应用于ASCII艺术和简单的位图图像中，因其简单高效而受到青睐。应用场景03压缩时，RLE将连续的像素值转换为一个值和计数对；解压时，再将对转换回原始数据。压缩与解压过程Huffman编码01Huffman编码通过构建最优二叉树，为不同字符分配不同长度的编码，实现数据压缩。02广泛应用于文件压缩，如ZIP和RAR格式，有效减少文件大小，提高存储效率。03从统计字符频率开始，构建频率树，然后转换为Huffman树，最后生成编码表。Huffman编码原理Huffman编码的应用Huffman编码的构建过程Lempel-Ziv-Welch算法LZW算法通过构建一个字典来存储字符串，利用字典索引替代原始数据，实现无损压缩。算法原理首先初始化字典，然后逐个读取输入数据，匹配字典中的字符串，输出索引并更新字典。算法步骤LZW算法广泛应用于GIF图像格式和TIFF文件中，因其压缩效率高且无损数据。应用场景压缩时，LZW将输入数据转换为字典索引序列；解压时，根据索引重建原始数据字典。压缩与解压过程有损压缩技术PARTFOURJPEG压缩标准JPEG压缩通过将RGB色彩空间转换为YCbCr色彩空间，分离亮度和色度信息，实现数据压缩。色彩空间转换JPEG使用离散余弦变换将图像从空间域转换到频率域，突出重要频率分量，便于压缩。离散余弦变换（DCT）JPEG压缩中，量化步骤通过减少频率域内的数据精度来降低图像质量，从而实现压缩。量化过程JPEG采用霍夫曼编码等熵编码技术，对量化后的数据进行进一步压缩，优化存储空间。熵编码MPEG视频压缩运动补偿技术帧间压缩原理0103利用运动补偿预测下一帧画面，减少数据冗余，是MPEG视频压缩中提高压缩效率的关键技术。MPEG通过比较连续帧之间的差异，只存储变化部分，从而实现视频数据的压缩。02MPEG压缩中，通过调整比特率来平衡视频质量与文件大小，以适应不同的传输和存储需求。比特率控制高级音频编码(AAC)AAC通过使用更复杂的滤波器组和改进的量化技术，实现音频信号的高效压缩。AAC的编码原理AAC广泛应用于数字广播、流媒体服务，如苹果的iTunesStore和Spotify。AAC的应用场景相较于MP3，AAC在相同比特率下提供更好的音质，尤其在高频部分表现更佳。AAC与MP3的比较AAC文件通常以.m4a或.m4b为扩展名，支持多种采样率和比特率，适应不同设备需求。AAC的文件格式图像压缩标准PARTFIVEJPEG标准JPEG使用离散余弦变换（DCT）和量化技术来减少图像数据，实现高压缩比。JPEG的压缩原理JPEG适用于照片和连续色调图像的压缩，尤其在颜色渐变和细节丰富的图像中表现良好。JPEG的适用场景JPEG文件通常以.jpg或.jpeg为扩展名，广泛用于网络和数字摄影中。JPEG文件格式JPEG允许用户选择不同的压缩级别，以平衡文件大小和图像质量。JPEG的压缩级别PNG标准PNG采用无损压缩技术，保证图像质量不下降，适用于需要高保真度的场合。无损压缩技术PNG格式支持8位的透明通道，允许图像具有不同程度的透明效果，广泛应用于网页设计。透明度支持PNG支持交错式存储，允许图像以低分辨率形式先显示，渐进式加载，改善用户体验。交错式存储GIF标准通过颜色排列表与像素规律压缩，256色限制适合简单图像。GIF压缩原理GIF87a支持单帧，GIF89a新增透明背景、多帧动画功能。GIF版本特性1987年由CompuServe公司开发，采用LZW无损压缩技术。GIF格式起源图像压缩应用实例PARTSIX数码照片压缩为了在社交媒体上快速上传和分享，数码照片常通过压缩算法减少文件大小，如JPEG格式。社交媒体优化云存储服务中，用户通过压缩照片来节省存储空间，例如使用WebP格式，以减少存储成本。在线存储空间节省发送电子邮件时，为了不超出附件大小限制，用户会压缩数码照片，例如使用PNG格式。电子邮件附件网络图像传输在Facebook、Instagram等社交平台上，用户上传的图片经过压缩以加快加载速度，保证流畅的用户体验。社交媒体图像分享新闻机构通过压缩技术快速上传现场照片至网站，确保公众能够及时获取最新资讯。实时新闻报道Zoom、Teams等视频会议软件在传输图像时采用压缩技术，以减少带宽占用，提高会议效率。在线视频会议010203视频流媒体压缩通过压缩技术，如H.264或H.265，视频平台如Netflix和YouTube能够优化带宽，提供流畅的观