多媒体数据压缩与存储技术习题．
多媒体数据压缩与存储技术习题第四章4-1填空题1．自信息函数是
自信必然发生的事件概率为，的函数。
息函数值为。把
记），熵熵叫作信息或简称（Entropy 。为
2．所有概率分布p所构成的熵，以j 可设法改变信源的概率分布为最大，因此，再用最佳编码方使，
来达到高效编码的法使
目的。，MPEG中文翻译“动态图像专家组”．3标准中文含MPEG专家组推出的MPEG-1是义
准标它，包括四部分。，其中文含义CD-DA4．
1
相应的国际标准称为书标准。
CD-ROM中文含义，其相应
的国际标准称为书标准。
5．在CD-ROM光盘中，用
代表”1，而代表“把”0，为保证光盘上的信息能可靠读出，“而最长的游程最小长度限制在个，“0”个。限制在，中文翻
6．DVD原名/
译。DVD光盘按单/双面与单
分可以为结双层构光盘的不同用途，可以把DVD四种。按照分它为：，，
，，
，。
4-2简答题 2
1．请解释信息熵的本质为何？
2．请解释在MPEG压缩算法中，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I帧）的原因。3．简要说明光盘的类型有哪些？4．DVD有哪些类型？DVD存储容量大大增加的原因是什么？
4-3应用题
1．某信源有以下6个符号，其出现概率如下：
a a a a aa??135624?X??1/4 1/4 1/8
1/8 1/8 1/8??求其信息熵及其Huffman编
码？
2．设某亮度子块按Z序排列的系数如下：k 0 1 2 3 4 5 6 7-63
3
系数： 12 4 1 0 0 -1 1 0 0
请按JPEG基本系统对其进行编码。
4-4计算题
1．请计算52速光盘的传输速率。
4-5上机应用题
1．请用Nero Express 7将上一章编辑
的电影剪辑制作成VCD。
4
多媒体数据压缩与存储技术习题解答第四章4-1填
空题
1．自信息函数是度量信息不确定性的多少的函数。必然发生的事件概率为 1 ，自
信息函数值为 0 。把自信息量的概
率平均值叫作信息熵或简称熵（Entropy），记为 H（X）。
2．所有概率分布p所构成的熵，以等j概
率时为最大，因此，可设法改变信源的概
率分布使其尽可能地非均匀，再用最
佳编码方法使平均码长
逼近信源的熵来达到高效编码的目的。3．MPEG中文翻译“动态图像专家组”，MPEG 专家组推出的MPEG-1标准中文含义是多媒体运动图像及其伴音的压缩编码标准，它包括
、MPEG音频)、视频系统、MPEGMPEG)测试和验证四部分。 5
4．CD-DA中文含义数字激光唱盘，其相应的国际标准称为红皮书标准。
CD-ROM中文含义只读光盘，其相
应的国际标准称为黄皮书标准。
5．在CD-ROM光盘中，用凹坑和非凹坑之间机械性的跳变边沿代表“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分代表“0”，为保证光盘上的信息能可靠读出，把“0”的游程最小长度限制在 2 个，而最长限制在 10
个。
6．DVD原名 digital video disc ，中文翻译数字视盘。DVD光盘按单/双面与单/双层结构可以分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种。按照DVD光盘的不同用途，可以把它分为： DVD－ROM ， DVD－Video ，
DVD－Audio ， DVD－R ，
DVD－RAM ， DVD-RW 。
6
4-2简答题
1．请解释信息熵的本质为何？
答：自信息函数是度量信息不确定性的多少的函数，把自信息量的概率平均值，叫作信息熵或简称熵（Entropy），记为H（X）。已经证明，H（X）为离散无记忆信源进行无失真编码的极限。
2．请解释在MPEG压缩算法中，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I帧）的原因。
答：在MPEG-1压缩标准中，定义了三种类型图像：帧内图（Intra Pictures ，I）、预测图（Predicted Pictures，P）和插补图，即双向预测图（Bidirectional Predicted，B）。
在上面的三种类型图像中，只有帧内图（Intrapictures ，I）未采用运动补偿编7
码技术，采用直接对原始图像数据压缩，因此，为保证质量，最好每16帧图像至少有一个帧内图（I帧）。
3．简要说明光盘的类型有哪些？
激光唱盘、CD-ROM、数字激光视盘等等统称为光盘。按照将信息写入光盘和从光盘读
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b418349597.html, 数据压缩技术综述 作者：汪见晗 来源：《科学与财富》2016年第04期 摘要：在现今的电子信息技术领域，正发生着一场有长远影响的数字化革命。由于数字 化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。本文从专利文献的视角对数据压缩技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与数据压缩相关的专利申请趋势、主要申请人分布，介绍了数据压缩技术的重点技术分支及其发展历程，并分析了全球数据压缩技术演进特点，并绘制了国内重点申请人的技术发展路线图。 关键词：数据压缩；发展路线 1 数据压缩介绍 1.1 数据压缩的分类 目前，通用的主流压缩方法分为无损压缩和有损压缩。无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩。数据统计冗余度的理论限制为2：1到5：1，所以无损压缩的压缩比一般比较低。这类方法广泛应用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据等需要精确存储数据的压缩，通常的无损压缩编码方法有香农-范诺编码，霍夫曼（Huffman）编码，算术编码，字典压缩编码等。 有损压缩方法利用了人类视觉、听觉对图像、声音中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩的过程中损失一定的信息。虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了比较大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩，按照应用领域来分，有损压缩编码分为图像压缩编码，视频压缩编码，音频压缩编码。 2 数据压缩专利申请数据分析 本章主要对全球和国内数据压缩专利申请情况以及国内外专利重要申请人进行分析，从中得到技术发展趋势，以及各阶段专利申请人所属的国家分布和主要申请人。其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。 2.1 全球专利申请状况 2.1.1 全球数据压缩专利申请量
第二章作业 作业总体要求： 1.认真独立的完成 2.让文件名重新命名为自己的学号，然后通过http://10.66.4.241提交。 一．选择题 1.下列说法中不正确的是【B】。 A.有损压缩法会减少信息量 B.有损压缩法可以无失真地恢复原始数据 C.有损压缩法是有损压缩 D.有损压缩法的压缩比一般都比较大 2.下列属于无损压缩的是【B 】。 A．WA VE文件压缩成MP3文件 B.TXT文件压缩成RAR文件 C. BMP文件压缩成JPEG文件 D.A VI文件压缩成RM文件 3.图像序列中的两幅相邻图像，后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关， 这是【 D 】。 A. 空间冗余 B.时间冗余 C.信息熵冗余 D.视觉冗余 4.衡量数据压缩技术性能好坏的主要指标是【C】。 （1）压缩比（2）算法复杂度（3）恢复效果（4）标准化 A. （1）（3） B. （1）（2）（3） C. （1）（3）（4） D.全部 5.MPEG标准不包括下列哪些部分【C 】。 A.MPEG视频 B.MPEG音频 C.MPEG系统 D.MPEG编码 6.下列属于静态图像编码和压缩标准的是【B 】。 A．JPEG B.MPEG-1 C．MPEG-2 D.MPEG-4 7.声音信号是声波振幅随时间变化的【A 】信号. A.模拟 B.数字
C.无规律 D.有规律 8.在数字视频信息获取与处理过程中，下述顺序正确的是【A 】。 A.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换 B.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换 C.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换 D.采样、压缩、D/A变换、存储、解压缩、A/D变换 9.一般来说,表示声音的质量越高,则【C 】 A.量化位数越多和采样频率越低 B.量化位数越少和采样频率越低 C.量化位数越多和采样频率越高 D.量化位数越少和采样频率越高 10.5分钟双声道、16位采样位数、44.1kHZ采样频率声音的不压缩数据量是 【 B 】。 A. 48.47MB B. 50.47MB C. 105.84MB D. 25.23MB 11.下列采集的波形声音【 D 】的质量最好。 A、单声道,8位量化，22.05kHz采样频率 B、双声道,8位量化，44.1kHz采样频率 C、单声道,16位量化，22.05kHz采样频率 D、双声道,16位量化，44.1kHz采样频率 12.频率在20HZ-20KHZ的被称为【 A 】 A. 可听声波 B. 次声波 C.超声波 D.超音波 13.MIDI是音乐与【 A 】结合的产物. A.计算机 B.通信 C.高科技 D.通讯 14.Windows中使用录音机录制的声音文本的格式是【B 】 A. MIDI B.WA V C.MP3 D.MOD
数据压缩算法的综述 S1******* 许申益 摘要：数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机通讯领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上一些已经取得的成果，其中包括算术编码、字典式压缩方法以及Huffman码及其改进。 关键字：数据压缩；数据存储；计算机通讯；多媒体技术 1.引言 数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。在数据的存储和表示中常常存在一定的冗余度，一些研究者提出了不同的理论模型和编码技术降低了数据的冗余度。Huffman 提出了一种基于统计模型的压缩方法，Ziv Jacob 提出了一种基于字典模型的压缩方法。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机和通讯两个领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上的一些已经取得的成果。 本文主要介绍了香农范诺编码以及哈弗曼算法的基本思想，运用其算法的基本思想设计了一个文件压缩器，用Java 语言内置的优先队列、对象序列化等功能实现了文件压缩器的压缩和解压功能。 2数据压缩算法的分类 一般可以将数据压缩算法划分为静态的和动态的两类。动态方法又是又叫做适应性（adaptive）方法，相应的，静态方法又叫做非适应性方法（non-adaptive）。 静态方法是压缩数据之前，对要压缩的数据经过预扫描，确定出信源数据的
第三章多媒体数据压缩
3.1 数据压缩的 基本原理和方法
3.1 数据压缩的基本原理和方法 ?压缩的必要性 音频、视频的数据量很大，如果不进行处理，计算机系统几乎无法对它进行存取和交换。 例如，一幅具有中等分辨率（640×480）的真彩色图像（24b/像素），它的数据量约为7.37Mb/帧，一个 100MB（Byte）的硬盘只能存放约100帧图像。若要达到每秒25帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量为 184Mb，而且要求系统的数据传输率必须达到184Mb/s。 对于声音也是如此，若采用16b样值的PCM编码，采样速 率选为44.1kH Z ，则双声道立体声声音每秒将有176KB的 数据量。
3.1 数据压缩的基本原理和方法 ?视频、图像、声音有很大的压缩潜力 信息论认为：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。 原始信源的数据存在着很多冗余度：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、听觉冗余等。
3.1.1 数据冗余的类型 ?空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。 –一幅图象中同一种颜色不止一个象素点，若相邻的象素点的值相同，象素点间（水平、垂直）有冗余。 –当图象的一部分包含占主要地位的垂直的源对象时，相邻 线间存在冗余。
3.1.1 数据冗余的类型 ?时间冗余：时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。 –音频的前后样值之间也同样有时间冗余。 –若图象稳定或只有轻微的改变，运动序列帧间存在冗余。
南昌大学研究生(工程硕士)2006～2007学年第二学期 期末考试试卷 课程名称：《多媒体技术》专业：软件工程 学生姓名：学号：C2007271 学院：信息工程学院得分： 任课教师签：洪春勇时间：2007.8 多媒体数据压缩技术综述 摘要：本文侧重介绍多媒体各种数据类型和数据描述，讨论数据
压缩技术在各种媒体数据上的应用及发展趋势。 关键词：多媒体数据、数据压缩、JPEG、MPEG-4、发展趋势、一、引言 多媒体在我国的定义是：能对多种载体(媒介)上的信息和多种存储体(媒介)上的信息进行处理的技术。多媒体传统关键技术主要集中在以下四类中：数据压缩技术、大规模集成电路（VLSI）制造技术、大容量的光盘存储器（CD-ROM）、实时多任务操作系统。因为这些技术取得了突破性的进展，多媒体技术才得以迅速的发展。网络技术的发展使多媒体技术的应用空间得到了快速拓展。但是网络现状的局限性也使得各种多媒体技术应用受到制约，因此对于多媒体数据的压缩技术显得非常重要和关键。 二、多媒体数据类型及其数据描述 （一）多媒体数据类型 1.文字 文字是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在计算机发展的早期，比较实用的终端为一般文字终端，在屏幕上显示的都是文字信息。由于人们在现实生活中用语言进行交流，所以开始时文字终端比较流行，但是后来出现了图形、图像、声音等媒体，这样也就相应地出现了多种终端设备。在现实世界中，文字是人们进行通信的主要形式，文字包括西文与中文。在计算机中，文字用二进制编码表示，即使用不同的二进制编码来代表不同的文字。
2．音频 音频（Audio）指的是20HZ～20kHz的频率范围，但实际上“音频”常常被作为“音频信号”或“声音”的同义语，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。 3.视觉媒体 能够利用视觉传递信息的媒体都是视觉媒体。位图图像、矢量图像、动态图像、符号等都是视觉媒体。 4.动画 动画是指运动的画面，动画在多媒体中是一种非常有用的信息交换工具。计算机动画的研究始于20世纪60年代初期。1963年Bell实验室制作了第一部计算机动画片。最初主要集中在二维动画的研制，作为示教和辅助制作传统动画片之用。三维计算机动画的研究始于20世纪70年代初，但真正进入实用化还是80年代中后期。随着具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，以及三维造型技术、真实感图形生成技术的迅速发展，推出了一些可生成具有高逼真度视觉效果的实用化、商品化的三维动画系统。20世纪90年代初，计算机动画技术成功地应用于电影特技，取得了出色的成就，由此可见计算机动画技术的重要意义。（二）多媒体数据的描述 1.音频文件 在多媒体声音处理技术中，最常见的几种声音存储格式是：WAVE波形文件，MIDI音乐数字文件和目前非常流行的MP3
多媒体数据压缩实验报告 篇一：多媒体实验报告_文件压缩 课程设计报告 实验题目：文件压缩程序 姓名：指导教师：学院：计算机学院专业：计算机科学与技术学号： 提交报告时间：20年月日 四川大学 一，需求分析： 有两种形式的重复存在于计算机数据中，文件压缩程序就是对这两种重复进行了压 缩。 一种是短语形式的重复，即三个字节以上的重复，对于这种重复，压缩程序用两个数字：1.重复位置距当前压缩位置的距离；2.重复的长度，来表示这个重复，假设这两个数字各占一个字节，于是数据便得到了压缩。 第二种重复为单字节的重复，一个字节只有256种可能的取值，所以这种重复是必然的。给 256 种字节取值重新编码，使出现较多的字节使用较短的编码，出现较少的字节使用较长的编码，这样一来，变短的字节相对于变长的字节更多，文件的总长度就会减少，并且，字节使用比例越不均
匀，压缩比例就越大。 编码式压缩必须在短语式压缩之后进行，因为编码式压缩后，原先八位二进制值的字节就被破坏了，这样文件中短语式重复的倾向也会被破坏（除非先进行解码）。另外，短语式压缩后的结果：那些剩下的未被匹配的单、双字节和得到匹配的距离、长度值仍然具有取值分布不均匀性，因此，两种压缩方式的顺序不能变。 本程序设计只做了编码式压缩，采用Huffman编码进行压缩和解压缩。Huffman编码是一种可变长编码方式，是二叉树的一种特殊转化形式。编码的原理是：将使用次数多的代码转换成长度较短的代码，而使用次数少的可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。根据 ascii 码文件中各 ascii 字符出现的频率情况创建 Huffman 树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中。同时，亦可根据对应的哈夫曼树，将哈夫曼编码文件解压成字符文件. 一、概要设计： 压缩过程的实现: 压缩过程的流程是清晰而简单的: 1. 创建 Huffman 树 2. 打开需压缩文件 3. 将需压缩文件中的每个 ascii 码对应的 huffman 编码按 bit 单位输出生成压缩文件压缩结束。
数据压缩技术 一、课程标准中的相关内容 1．认识多媒体技术对人类生活、社会发展的影响 2．初步了解多媒体信息采集、加工原理 3．掌握应用多媒体技术促进交流并解决实际问题的思想与方法 二、教学目标 1．知识与技能 ①理解压缩的含义 ②理解实现数据压缩的条件 ③分别了解无损压缩和有损压缩 ④了解无损压缩的简单原理 ⑤初步掌握二叉树编码 2．过程与方法 ①通过阅读、观察、探索等方式理解数据压缩技术 ②设计一系列渐进式问题引导学生自主探究。 3．情感态度与价值观 ①理解和领悟交流的乐趣 ②培养分析能力和信息归纳能力 ③加深对本学科的技术分支认识 三、学生分析 本课的教学对象是高中一年级的学生。学生通过在初中阶段的系统学习，已经地掌握了一定信息处理能力，如文本处理，图像处理，压缩处理等，但大部分学生对此多局限于操作层面，与原理上的理解认知并不同步。特别是对于技术层面较高的知识，学生之间的差异就更大了。本课时对操作和理解原理能力同步性要求较高，为了让学生能够顺利的完成任务，获得成就感，任务的设计必须有一定的层次关系，且有充足的学习资源配套使用。 四、教材分析
本内容选自选修2《多媒体技术应用》第3.2.6节《数据压缩技术》（P46）。高中阶段的课程，尤其是选修模块，较初中阶段更强调理论与实践的结合——已不是单纯的熟练操作，还应从原理上去把握技术的实质，这也体现了课标中“原理性”的要求。 对于数据压缩技术，其实很多学生使用计算机的时候都在不知不觉中享受着它带来的便利，只是他们对此并没有足够的认识而已。课本对数据压缩技术的介绍概括性较强。如果仅仅照本宣科的话，学生的理解是有一定困难的，也容易让他们对原理性的知识产生抗拒感。经过对教材的多次梳理，我确定了教学的重点为数据压缩技术的概念、类型和实现条件；难点为二叉树编码的原理。 五、教学重点难点 1.教学重点： ①压缩的概念与实现条件 ②压缩的两种基本类型——无损压缩和有损压缩 2.教学难点： ①理解压缩实现的原理 ②初步掌握二叉树编码 六、教学策略 新课程标准中特别强调从问题解决出发，让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。特别强调结合学生的生活和学习实际设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法，同时鼓励学生将所学的信息技术积极应用到生产、生活乃至技术革新等实践活动中。本节主要采用“问题解决”的教学模式。“问题解决”教学模式是指依据教学内容和要求，由教师创设问题情境，以问题的发现、探究和解决来激发学生求知欲和主体意识，培养学生的实践和创新能力的一种教学模式。其中，教师创设问题情境是教学设计的中心环节，即围绕某一“问题”进行渐进式的、全方位的设问。流程如下图所示
数据压缩技术技术发展的现状及趋势 摘要：由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。 关键字：数据压缩现状趋势 Abstract: As digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. Keywords: data compression Status Trend 一．数据压缩的概念及现状 数据压缩，通俗地说，就是用最少的数码来表示信号，其作用是：能较快地传输各种信号。 对于数据压缩技术而言，最基本的要求就是要尽量降低数字化的在码事，同时仍保持一定的信号质量。不难想象，数据压缩的方法应该是很多的，但本质上不外乎上述完全可逆的冗余度压缩和实际上不可逆的嫡压缩两类。冗余度压缩常用于磁盘文件、数据通信和气象卫星云图等不允许在压缩过程中有丝毫损失的场合中，但它的压缩比通常只有几倍，远远不能满足数字视听应用的要求。在实际的数字视听设备中，差不多都采用压缩比更高但实际有损的媳压缩技术。 数据压缩主要分为2种： 1.数据中间常存在一些多余成分，既冗余度。如在一份计算机文件中，某些符号会重复出现、某些符号比其他符号出现得更频繁、某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，这些冗余部分便可在数据编码中除去或减少。冗余度压缩是一个可逆过程，因此叫做无失真压缩。 2.数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。如图片中常常有色彩均匀的背影，电视信号的相邻两帧之间可能只有少量的变化影物是不同的，声音信号有时具有一定的规律性和周期性等等。因此，有可能利用某些变换来尽可能地去掉这些相关性。但这种变换有时
第7章习题答案： 补充作业： １、简述子带编码的原理，并画出基本结构图。 子带编码利用Ｍ个带通滤波器把信号频带分解成若干个子带，通过移频将各子带信号转到基带后按奈奎斯特速率重新取样，再对取样值进行通常的数字编码并复合成一个统一的船数码流。接收端首先将总码流分解成相应的子代码流，然后解码并将信号从基带重新“搬移”回原来的子带频率位置，再将所有子带的滤波输出相加就可合成接近于原始信号的重建信号。 SBC 的基本结构框图： ２、简述整数半带数字滤波器组分析与综合系统的原理，并画出该系统的原理框图。 一维信号x(n)分别通过两个冲激响应为h0(n)和h1(n)的半带滤波器，分解成低频分量x0(n)和高频分量x1(n)后，都经2：1抽取器（标记为“↓2”）重新取样，使得抽样后的两个子带信号x0(n)和x1(n)的总数据量与原全带信号x(n)的相同。 综合端1：2内插器（标记为“↑2”）的作用是在其输入的每个取样间都插入1个零值，使每个子带信号都能与全带信号同长，频谱的重复周期也和全带信号一致，而最终的子代信号插值和频谱搬移则分别由综合滤波器g0(n)和g1(n)完成。将综合器滤波器组的输出相加，使得到最后的重建信号y(n)。 ３、整数半带分析和综合滤波的整个分析与综合系统中，信号完全重建的条件是什么？ 0011()()()()2jw jw jw jw G e H e G e H e += ()() 0011()()()()0jw j w jw j w G e H e G e H e ππ+++= 式中0()jw H e 、1()jw H e 和0()jw G e 、1()jw G e 分别是分析滤波器h 0(n )和h 1(n ) 和综合滤波器g 0(n )和g 1(n )的频率响应函数。
压缩技术Compression Techniques基本的压缩技术有： 空格压缩(Null Compression) 将一串空格用一个压缩码代替，压缩码后面的数值代表空格的个数。 游长压缩(Run-Length Compression)它是空格压缩技术的扩充，压缩任何4个或更多的重复字符的串。该字符串被一个压缩码、一个重复字符和一个代表重复字符个数的值所取代。关键字编码(Key-word encoding）创建一张由表示普通字符集的值所组成的表。频繁出现的单词如for、the或字符对如sh、th，被表示为一些标记（token），用来保存或传送这些字符。 哈夫曼统计方法(Huffman statistical method）这种压缩技术假定数据中的字符有一个变化分布，换句话说，有些字符的出现次数比其余的多。字符出现越频繁，用于编码的位数就越少。这种编码方案保存在一张表中，在数据传输时，它能被传送到接收方调制解调器使其知道如何译码字符。 因为压缩算法是基于软件的，所以实时环境中，存在着额外开销，会引起不少问题。而文件备份、归档过程中的压缩不会有什么问题。使用高性能的系统有助于消除大部分的额外开销和性能问题。另外，压缩消除了文件的可移植性，除非解压缩软件也与文件一起传送。 注意，有些文件已经被压缩，进一步的外部压缩不会有任何好处，一些图形文件格式，如标签映象文件格式（TIFF），就已经包含了压缩。 存储系统压缩Storage System Compression存储系统压缩 在讨论文件存储的压缩算法之前，应该明确文件压缩不同于磁盘编码。磁盘编码通常由磁盘驱动器把更多的数字1和0写到磁盘的物理表面上。文件压缩把文件中的字符和位串挤压到更小的尺寸。它在文件信息传送到硬盘驱动器的写头之前由软件完成。现代的使用编码的硬盘驱动器只是从CPU接收1和o的位流，并且把它们压挤到比没有使用编码小得多的空间中。磁盘编码简单讨论到这儿，下面将着重讨论文件压缩。 磁盘记录系统如硬盘驱动器通过改变磁盘表面的磁场来记录信息。两种可能状态间的磁场变化称为磁通翻转（flux transition）。简单地说，磁通翻转代表数字1，磁通不翻转代表数字0。编码提供了一种方法使每个磁通翻转代表更多数字信息。改进调频制 MFM(Modified frequency modulation）将一个磁通翻转表示多个1，将磁通不翻转表示多个0。编码技术包括下述几种。 游长受限码（Run Length limited(RLU））把位组合格式表示为代码，可以用较少的磁通翻转来存储。与MFM相比，存储容量提高了50%。 改进的游长受限码（Advanced run length limited(ARLL) 通过把位组合格式转换成能用四倍密度磁通翻转来存储的代码，从而把MFM的记录密度翻了一倍。 因为磁盘编码是由硬盘驱动器在硬件级自动处理的，这里没有必要进一步讨论。当你购买一个硬盘驱动器，它使用一种编码方案而获得一定的容量，但是只要驱动器的容量满足你的要求，购买后，就不必关心它的编码方案了。 文件压缩文件压缩的实现有几种方式，提供的各种工具使你能每次压缩一个文件，或压缩一组文件。一组文件能压缩成单个文件，更易于传送到其它用户，解压缩工具把文件解开。一个流行的共享文件压缩工具称为PKZIP（威斯康辛州Glendale的PKWARE公司），
数据压缩浅述 数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存 储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的 冗余和存储的空间。数据压缩包括有损压缩和无损压缩。 例如，如果我们将“compression”编码为“comp”那么这篇文章可以用较少的数据 位表示。一种流行的压缩实例是许多计算机都在使用的ZIP 文件格式，它不仅仅提供 了压缩的功能，而且还作为归档工具（Archiver）使用，能够将许多文件存储到同一个文件中。 无损压缩算法通常利用了统计冗余，这样就能更加简练地、但仍然是完整地表示发送 方的数据。 如果允许一定程度的保真度损失，那么还可以实现进一步的压缩。例如，人们看图画 或者电视画面的时候可能并不会注意到一些细节并不完善。同样，两个音频录音采样 序列可能听起来一样，但实际上并不完全一样。有损压缩算法在带来微小差别的情况 下使用较少的位数表示图像、视频或者音频。 一些机制是可逆的，这样就可以恢复原始的数据，这种机制称为无损数据压缩；另外 一些机制为了实现更高的压缩率允许一定程度的数据损失，这种机制称为有损数据压缩。 事实上，多媒体信息存在许多数据冗余。例如，一幅图像中的静止建筑背景、蓝天和 绿地，其中许多像素是相同的如果逐点存储，就会浪费许多空间，这称为空间冗余。 又如，在电视和动画的相邻序列中，只有运动物体有少许变化，仅存储差异部分即可，这称为时间冗余。此外还有结构冗余、视觉冗余等，这就为数据压缩提供了条件。 总之，压缩的理论基础是信息论。从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，也就是用一种更接近信息本 质的描述来代替原有的冗余的描述，这个本质的东西就是信息量。 许多无损数据压缩系统都可以看作是四步模型，有损数据压缩系统通常包含更多的步骤，例如它包括预测、频率变换以及量化。? 无损压缩是指使用压缩后的数据进行重构(或者叫做还原，解压缩)，重构后的数据与 原来的数据完全相同；无损压缩用于要求重构的信号与原始信号完全一致的场合。一 个很常见的例子是磁盘文件的压缩。根据目前的技术水平，无损压缩算法一般可以把
曲线数据压缩方法与实现 【摘要】本文主要讨论了曲线矢量数据的压缩算法，分析将其运用到等高线或其他曲线矢量数据压缩。在Spliting算法基础上提出了一种针对无拓扑矢量数据的快速压缩算法，并在AUTOCAD中实现该算法过程。 【关键词】矢量数据，压缩算法，精确度，等高线 一﹑引言 在计算机自动制图中应用计算机处理已得到的数字化的资料就不能不注重计算机的容量和计算量。因此，就产生了计算机自动制图中的曲线压缩问题。曲线压缩实质上是信息压缩问题，从信息论上讲曲线矢量数据压缩就是从组成曲线的点序集合A中抽取一个点序子集。用这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内对该子集从内容上尽可能地反映原集合，而于数量上则尽可能精简。 由于各种原因，系统接收的原图数据中，有一些等高线、曲线等线状要素的坐标点非常密集，存在大量冗余点。冗余点不但占用大量存储空间，使曲线上出现许多不应有的微小波动，还给对曲线的编辑带来困难。这有时是不必要的，而且常常造成系统处理受限制。因此，需要利用一定的压缩算法消除冗余点，对数据进行简化，并且在保证精度的前提下使曲线具有原来的轮廓和关系，节约存储空间。 曲线矢量数据压缩是从组成曲线的点序集合A中抽取一个点序A’，也就是说A’是A中的一部分，不是新的点。而由曲线拟合的方法也可以得到一个逼近的曲线，但拟合出来的曲线不一定通过原来曲线的点，为了避免误差的传递还是用上述方法压缩。 二、曲线压缩方法讨论 对于封闭曲线它是先确定曲线最左边或最右边两点作为起始端点，而对于非封闭曲线可选择两个断点为起始点，如图1， 图1 找出两端点之间的曲线上的离散点与两端点的连线的最大距离点，如果该距离值大于给定的精度值，则保留该点，如：2′大于精度值则保留2点。如果2′小
数据压缩技术发展的现状及趋势 计科普08 万永振2008441075 摘要：数据压缩技术能够有效减少数据的大小，能够更快的传输数据。由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。 Abstract: Data compression techniques can reduce the size of data that can transfer data faster. As the digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. 1数据压缩的定义 其作用是：能较快地传输各种信号，如传真、Modem通信等；在现有的通信干线并行开通更多的多媒体业务，如各种增值业务；紧缩数据存储容量，如 CD－ROM、VCD 和DVD等；降低发信机功率，这对于多媒体移动通信系统尤为重要。 由此看来，通信时间、传输带宽、存储空间甚至发射能量，都可能成为数据压缩的对象。 2数字压缩技术的发展现状 在各种数据类型中，最难实现的是数字机频的实时压缩，因为视频信号尤其是HDTV信号所占据的带宽甚宽，实时压缩需要很高的处理速度。现在，视频解码以及音频的编码、解码多依赖于专用芯片或数字信号处理器（DSP）未完成，并已有许多厂商推出了音视合一的单片MPEG－1、MPEG－2解码器。我国在发展数据压缩技术过程中，则充分利用了软件人才优势。 在软件实现方面，由于PC主机的处理能力正在飞速提高，直接利用主CPU编程实现各种视听压缩和解码算法对于桌面系统及家用多媒体将越来越有吸引力。 1996年上半年，Intel向全球软件界发布了它的微处理器媒体扩展（MMX）技术。这种技术主要是在Pentium或Pentium Pro芯片中增加了8个64位寄存器和57条功能强大的新指令，以提高多媒体和通信应用程序中某些计算密集的循环速度。MMX采
霍夫曼编码 摘要 在现代社会，通信的发展，使得现代社会更加丰富多彩，我们可以随时随地在任何地方了解到世界各地的信息，而这又必须依赖信息的传递。在信息化高度发达的当今社会，我们必须对信息的传递有着较高的要求，我们希望信息在传递的过程中，能够保持节省性和保密性和无损性，而著名的霍夫曼编码就能够达到这样的要求。因此研究霍夫曼编码对信息的压缩和解压就时相当有必要的，我们用C++对霍夫曼编码给出简单的算法以实现对文件的压缩和解压。 【关键词】霍夫曼编码压缩解压C++ Abstract In the modern society, communication development makes the modern society more rich and colorful, we can at any time anywhere in any place to all over the world know the information, which must be dependent on the information transfer. In the information highly developed in today's society, we must have the information transfer has a higher request, we hope that in the process of information transmission, can maintain save sex and confidentiality and nondestructive sex, and famous Huffman coding can achieve such requirement. So the Huffman coding information to compression and decompression is quite necessary when, we use c + + to Huffman coding give simple algorithm for document to realize the compression and decompression. Keywords: Huffman coding compression decompression C + +
第四章多媒体数据压缩编码技术 考核目的： 考核学生对多媒体数据压缩编码的基本原理和算法、数据压缩编码的分类和方法、多媒体数据压缩编码的国际标准等内容的理解和掌握。 考核的知识点： 什么是多媒体数据压缩、为什么信息能被压缩、常用的压缩编码和算法（统计编码、预测编码、变换编码）、多媒体数据压缩编码的国际标准JPEG、MPEG-1等内容。 考核要求： 掌握：数据压缩编码的方法、常用的压缩编码和算法、JPEG的原理和实现技术。 理解：量化的原理和量化器的设计、MPEG-1的原理和实现技术。 了解：其它的国际标准等。 4.1 多媒体数据压缩编码的重要性和分类 一．多媒体数据压缩编码的重要性 多媒体信息传送面临的最大难题是海量数据存储与传送电视信号数字化后的数据量问题，数据压缩是解决问题的重要途径。 二．多媒体数据压缩的可能性 1.空间冗余 2.时间冗余 3.信息熵冗余 ●信息量：指从N个相等的可能事件中选出一个事件所需要的信息度量和含量。 ●信息熵：指一团数据所带的信息量，平均信息量就是信息熵（entropy）。 4.结构冗余 图象有非常强的纹理结构。 5.知识冗余 图像的理解与某些基础知识有关。 6.视觉冗余 视觉冗余是非均匀、非线性的。 三．多媒体数据压缩方法的分类
1．按压缩方法分: (1). 有失真压缩 (2). 无失真压缩 2．编码算法原理分: （1）预测编码：PCM、DPCM、ADPCM等 （2）变换编码：傅里叶（DFT）、离散余弦（DCT）、离散正弦（DST）等 （3）统计编码：哈夫曼、算术等 （4）静图像编码：方块、逐渐浮现等 (5) 电视编码：幀内预测、幀间编码等 (6) 其他编码：矢量量化、子带编码等 4.2量化 一．量化原理 量化处理是使数据比特率下降的一个强有力的措施。 数据压缩编码中的量化处理，不是指A/D变换后的量化，而是指以PCM码作为输入，经正交变换、差分、或预测处理后，熵编码之前，对正交变换系数、差值或预测误差的量化处理。 量化输入值的动态范围很大，需要以多的比特数表示一个数值，量化输出只能取有限个整数，称作量化级，希望量化后的数值用较少的比特数便可表示。每个量化输入被强行归一到与其接近的某个输出，即量化到某个级。 量化处理总是把一批输入，量化到一个输出级上，所以量化处理是一个多对一的处理过程，是个不可逆过程，量化处理中有信息丢失，或者说，会引起量化误差（量化噪声）。 二．标量量化器的设计 1．量化器的设计要求 ●给定量化分层级数，满足量化误差最小。 ●限定量化误差，确定分层级数，满足以尽量小的平均比特数，表示量化输出。 三．量化方法： ●标量量化： 对于PCM数据，一个数一个数地进行量化叫标量量化。 分为：均匀量化、非均匀量化和自适应量化。 四．矢量量化
《压缩技术》选择题 （）1.二进制数(1111001)2转换成十六进制数是 （A）F1H （B）79H （C）1FH （D）97H （）2、图像文件“风景.bmp”的属性窗口如图所示： 该图像的存储容量约为 （A）2MB （B）938KB （C）1.6MB （D）5MB （）3、一段图像分辨率为1024×768、32位色彩的视频影像，若该视频以25帧／秒的速度播放，则每秒钟播放的数据量约为 （A）24M字节（B）75M字节（C）600M字节（D）800M字节 （）4、在计算机内部，用来传送、存储、加工处理的数据或指令(命令)都是采用（A）ASCII码（B）GB2312码（C）二进制码（D）GBK码 （）5. 用UltraEdit软件观察字符内码，结果如下图所示, 则其中内码"31 30"表示的字符为 （A）2010 （B）20 （C）10 （D）暑 （）6.用UltraEdit软件观察字符内码，结果如图所示： 则字符"瞧瞧你"的内码为 （A）C7 C6 C7 C6 CE D2 （B）C7 C6 CE D2 C7 C6 （C）C7 C6 C7 C6 C4 E3 （D）C7 C6 C4 E3 C7 C6 （）7．小明和小张在讨论WAVE格式音频可以被压缩成MP3格式音频的原因，各自说出了很多理由： ①数据本身存在可被压缩的冗余因素②数据压缩的容量是无限制的 ③数据压缩是为了让数据文件更大④数据压缩允许有少量的失真 ⑤数据压缩是为了让音频文件音质更好 上述理由正确的是 （A）②⑤（B）①④（C）②③（D）③⑤ （）8．下列属于静态图像编码和压缩标准的是 （A）JPEG （B）MPEG-1 （C）MPEG-2 （D）MPEG-4
数据压缩技术分析 于 翔 (青海民族学院计算机应用系 青海西宁810007) 摘要:主要介绍多媒体数据压缩技术中的无损压缩技术和有损压缩技术,分析和讨论了各自的特点,运用和使用方法。 关键词:数据压缩技术;无损压缩;有损压缩 中图分类号:TP274 文献标识码:B 文章编号:1006-8996(2002)05-0052-03随着人类进入信息时代,人类将更多的依靠电脑,从Interet 中获取信息。而大部分信息却都具有数据的海量性。在这种情况下,信息的传输与存储就成为首要问题。数据压缩就成为解决这一瓶颈问题的重要方法。 数据压缩起源于20世纪40年代的信息论。其主要目的是通过数据压缩手段将信息数据量以压缩形式进行存储和传输。数据压缩的理论极限就是信息熵[1] 。众所周知,数据文件在计算机中是以计算机符号来表示的,每个计算机符号都有一定的出现概率。如果要压缩一条信息,必须首先分析清楚信息中每个符号出现的概率。在压缩程序中,用来处理输入信息并计算符号出现概率和决定输出哪个或哪些代码的模块称之为模型。通过一定的模型与编码进行组合计算就构成压缩技术的主要思路。根据不同的编码对原始文件数据产生不同的损失效果,可把压缩技术分为有损压缩和无损压缩两大类。本文主要对这两种压缩技术进行介绍和分析。1 无损压缩技术 根据不同的模型可分为基于统计概率模型的压缩技术和基于字典模型的压缩技术。 1.1 概率统计模型 分为静态统计模型方式和自适应模型方式。静态统计模型方式需预先扫描文件中的所有字符,以便统计出每个字符出现的概率。但由于扫描文件需花费大量的时间,同时还要保存一份概率表,从而导致压缩效率的下降,通常情况下并不采用这种方式。对于自适应模型方式,这种方式在开始时假定每个字符的出现概率相等,但随着字符的不断输入和编码,统计并记录字符出现的概率,并将此概率应用于后续字符的编码。所以自适应模型方式在压缩开始时不会有明显的压缩效果,但随着压缩的继续其效果会越来越明显,最终达到理想的压缩效果。自适应模型方式不需要保存概率表。基于概率统计模型的压缩技术中最具有代表性的是利用概率分布特性而编码的两种编码:一种是著名的H UFFMAN 编码,而另一种是算术编码。 (1)H UFFMAN 编码 以D.A.H UFFMAN 在1952年发表的《最小冗余代码的构造方法》为基本理论 依据的编码,是一种无损压缩编码[2]。其主要方法是对于出现概率大的符号用较少的位数来表示,而对 于出现概率小的符号用较多的位数来表示。其编码效率主要取决于需编码的符号出现的概率分布,分布越集中则压缩比越高。虽然H UFFMAN 构造出编码并不是唯一的,但是由于其平均码长并不相同,所 以并不会影响其效率和数据压缩性能[3]。H UFFMAN 编码可以利用最简单的静态统计模型方式,即在编 码前需要统计待编码的信息中所有字符的出现概率,然后根据统计信息建立出编码树,进行编码。但是H UFFMAN 编码在利用静态统计模型方式时,不但继承了静态统计模型方式的所有缺点, 收稿日期:2002-09-04 作者简介:于翔(1975— )男,江苏南通人,助教。第20卷 第5期2002年8月 青海大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai University V ol.20N o.5Oct.2002
常用工具软件多媒体数据压缩及编码技术 在计算机获取原始的声音、图形图像以及视频影像时，其数据量是十分庞大的。如果数据不进行压缩处理，存放该数据文件时将十分困难，并且即使存储下来也是比较浪费存储介质的。例如，一张600MB的光盘也只能存储几十秒的真彩视频影像。 因此，用户需要对所获取的声音、图形图像以及视频影像数据进行压缩。其压缩主要包含下列两种方法。 ●无损压缩 多媒体原始信源数据存在大量的冗余，如动态视频图像帧内像素之间的空间相关性和帧与帧之间的时间相关性都很大，故而原始信源数据有很多的冗余，采用去掉冗余的压缩方法。 ●有损压缩 利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感和对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点以及听觉只能听到20Hz~20KHz等特征实现数据压缩，舍弃一些非主要的细节，从而使由压缩数据恢复的图像、声音仍有令人满意的质量的方法。 数据压缩技术的研究已经有许多年了，从PCM编码理论开始，到现在的ADPCM、JPEG、MPEG-1、MPEG-2、H.261等，已经产生了多种针对不同用途的压缩算法、实现手段和相关的数字硬件及软件。目前，被国际社会广泛认可和应用的通用压缩编码标准大致有如下4种。 ●H.261编码 由CCITT（国际电报电话咨询委员会）通过的用于音频视频服务的视频编码解码器（也称Px64标准），它使用两种类型的压缩：一帧中的有损压缩（基于DCT）和用于帧间压缩的无损编码，并在此基础上使编码器采用带有运动估计的DCT和DPCM（差分脉冲编码调制）的混合方式。这种标准与JPEG及MPEG标准间有明显的相似性，但关键区别是它是为动态使用设计的，并提供完全包含的组织和高水平的交互控制。 ●JPEG编码 JPEG（全称是Joint Photogragh Coding Experts Group（联合照片专家组））是一种基于DCT 的静止图像压缩和解压缩算法，它由ISO（国际标准化组织）和CCITT（国际电报电话咨询委员会）共同制定，并在1992年后被广泛采纳后成为国际标准。 它是把冗长的图像信号和其它类型的静止图像去掉，甚至可以减小到原图像的百分之一（压缩比100:1）。但是在这个级别上，图像的质量并不好；压缩比为20:1时，能看到图像稍微有点变化；当压缩比大于20:1时，一般来说图像质量开始变坏。 ●MPEG编码 MPEG是Moving Pictures Experts Group（动态图像专家组）的英文缩写，实际上是指一组由ITU和ISO制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。它采用的是一种减少图像冗余信息的压缩算法，它提供的压缩比可以高达200:1，同时图像和音响的质量也非常高。现在通常有三个版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4以适用于不同带宽和数字影像质量的要求。它的三个最显著优点就是兼容性好、压缩比高（最高可达200:1)、数据失真小。 ●DVI编码 DVI视频图像的压缩算法的性能与MPEG-1相当，即图像质量可达到VHS的水平，压缩后的图像数据率约为1.5Mb/s。为了扩大DVI技术的应用，Intel公司最近又推出了DVI算法的软件解码算法，称为Indeo技术，它能将为压缩的数字视频文件压缩为五分之一到十分之一。