压缩编码标准.ppt

补充:多媒体数据压缩技术. 1. 多媒体数据压缩的基本概念和方法?压缩的基本概念?数据压缩分类?数据压缩的评价标准 2. 数据压缩的常用编码方法? PCM 编码?预测编码?变换编码?行程编码?霍夫曼编码 3. 多媒体数据压缩编码的国际标准?音频压缩编码标准?静态图像压缩标准?动态图像压缩标准?视频压缩编码标准基本概念?多媒体数据为什么要压缩? ?声音、图像、视频和动画的数据量太大?1分钟立体声音乐(采样频率为 , 16 位量化精度)的数据量: * 1000 * 16 * 2 * 60 / 8 = 存储一首 4分钟的歌曲约需 40MB 1副 640 * 480 的彩色图像( RGB 颜色模式)的存储容量为: 640 * 480 * 24 / 8 = 900KB 那么 1秒钟( 25 帧/秒)的视频数据量为 25 * 900KB = MB 1张 650MB 的 CD ROM 光盘只能存储约 650 / = 秒的视频数据?利用什么原理来进行压缩? ?数据中存在冗余?空间冗余(前后图象之间存在相关性) ?结构冗余(具有纹理结构的图象区域) ?知识冗余(具有规律性的结构,用于图象理解上,如人脸) ?视觉或听觉冗余(人眼或人耳具有一定的掩蔽效应) ?统计冗余(出现的频率具有一定的规律性,如元音多,有些辅音很少出现) ?信息熵冗余(又叫编码冗余,用相同位数进行编码产生的冗余) 数据压缩的分类无损压缩有损压缩霍夫曼编码行程编码算术编码混合编码预测编码变换编码 PCM 编码 DPCM 编码 ADPCM 编码帧间预测编码离散余弦变换 K-L 变换小波变换 JPEG MPEG 数据压缩的评价标准压缩比:越大越好压缩质量:数据失真越小越好压缩与解压缩的速度:速度越快越好常用的压缩编码方法一、无损压缩:减少或去除数据中的冗余,可以无失真地还原成原来的数据, 一般适合压缩数据或程序,但是压缩比较小,一般在 2:1到5:1之间。将编码的消息表示成 0到1之间的一个间隔,消息越长,间隔就越小,编码所需二进制位数越多。算术编码 3 将重复出现的数值序列采用出现次数和单个数值来表示行程编码 2 利用不同码字出现的概率不同,出现概率大的码字短,出现概率小的码字长。霍夫曼编码 1 基本原理编码方法序号 1. 霍夫曼( Huffman )编码?算法步骤: ?(1)按照符号出现的概率大小进行排序?(2)把最小的两个概率值相加,得到一个新的概率序列?(3)重复上述两个步骤,直到概率值为 1 ?(4)从后往前进行编码,概率大的赋予 1,概率小的赋予 0。(反过来也可以) ?(5)写出每个符号的码字例1:字母 A B C D E 出现的概率分别为 、 、 、 和 ,其霍夫曼编码为: P(C)= P(E)= P(CE)= P(A)= P(ACE)= P(B)= P(D)= P(BD)= P(ACEBD)=1 0 0 001 1 11 A: 00 B: 10 C: 010 D: 11 E: 011 假设共有 100 个字符,若采用等长编码, 每个字符至少需要 3位二进制, 100 个字母需要 300 位,采用霍夫曼编码则只需要 15 * 2+25 * 2+10 * 3+37 * 2+13 * 3=223 位。压缩比为 300 : 223 = :1 例2:字母 A B C D E 出现的概率分别为 、 、 、 和 ,其霍夫曼编码为: 0 A: 1 B: 01 C: 0011 D: 0010 E: 000 若采用等长编码,至少需要 3位二进制, 100 个字母需要 300 位,采用霍夫曼编码则需要: 53 * 1+25 * 2+7 * 4+5 * 4+10 * 3=181 位压缩比为 300 : 181 = :1 P(E)= P(D)= P(C)= P(DC)= P(EDC)= P(B)= P(EDCBA)=1 0 0 01 1 1 P(EDCB)= P(A)= 01 ? 2. 行程编码(游程编码) 原理:将连续相同的数据序列用重复次数和单个数据来表示。编码格式:控制符+重复次数+被重复字符应用:用于图像文件的压缩(尤其适合于由计算机生成的图像) 如 bmp 和 tif等图像格式。例:字符串为: atttefppppppddddss 行程编码为: a* 3tef * 6p * 4d * 2s 其中: *为控制字符(重复次数在 3