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第三章 多媒体数据压缩技术

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第3章《多媒体数据压缩技术》练习思考题答案

第3章《多媒体数据压缩技术》练习思考题答案

第1章《多媒体技术概论》思考练习题答案填空题：1、国际电讯联盟（ITU）将媒体分为五大类，分别为感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体、传输媒体。

2、多媒体技术中所说的媒体一般指感觉媒体，图像编码应属表示媒体。

3、多媒体信息的主要特点包括信息媒体的多样性、集成性、交互性、实时性，还有数据的海量性、媒体信息表示的空间性和方向性等。

4、多媒体技术的发展历程大致可分为三个阶段，即启蒙发展阶段、标准化阶段、普及应用阶段。

5、ISO和ITU联合制定的数字化图像压缩标准主要有JPEG标准、MPEG系列标准、H.26X 标准。

简答题：1、什么是多媒体？答：从多媒体技术专业角度讲，可理解为：多媒体的“多”是其多种媒体的表现，多种感官的作用，多种设备的使用，多学科的交汇，多领域的应用；“媒“是指人与客观世界的中介；“体”是言其综合、集成一体化。

2、什么是多媒体技术？答：是指多媒体信息的数字化、设计与制作技术、及各种媒体集成一体化，经数据压缩处理和存储，并由新传播媒介发布的具有交互性的多媒体信息技术。

3、JPEG标准（ISO/IEC 10918标准）？答：适用彩色和单色、多灰度连续色调、静态图像压缩国际标准。

4、MPEG-1（ISO/IEC 11172标准）？答：用于数字运动图像，其伴音速率为1.5Mbps的压缩编码。

5、我国国家信息产业部批准成立的数字音频视频的编码技术标准工作组（A VS）的主要工作是什么？答：开展具有自主产权的数字音视频产业的共性基础标准的研究。

并面向我国的信息产业需求，制定数字音视频的压缩、解压缩、处理和表示等共性技术标准A VS，服务于数字音视频产业应用。

第二章多媒体数据压缩技术复习思考题答案填空题：1、多媒体数据能不能被压缩，关键是多媒体数据中是否存在“＿＿＿＿＿”,即“多媒体数据压缩的可能性”。

答：数据冗余2、“信息量”与“数据量”之间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答：信息量＝数据量－冗余量3、多媒体数据冗余信息包括＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、图像区域的相同性冗余、其它冗余。

多媒体数据压缩技术ppt课件

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多媒体数据压缩技术
• PCM是概念上最简单、理论上最完善的编 码系统，是最早研制成功、使用最为广泛 的编码系统，它仅仅是对输入信号进行采 样和量化，但也是数据量最大的编码系统
• 下图中的“防失真滤波器”是一个低通滤 波器，用来滤除声音频带以外的信号； “波形编码器”可暂时理解为“采样器”， “量化器”可理解为“量化阶大小(stepsize)”生成器或者称为“量化间隔”生成 器。
• 利用子带编码达到既压缩声音数据又尽可 能保留声音原有质量的目的。
• 这种方法的具体思想是首先把时域中的声 音数据变换到频域中的多个子带当中，对 每个子带里的信号分别进行量化和编码， 根据心理声学模型确定样本的精度，从而 达到压缩数据量的目的。
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SLIDE 16
③ 层3的编码器最为复杂，编码器的输出数 据率为64 kb/s，广泛用于INTERNET传播。
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SLIDE 14
音频压缩标准
• MPEG-1 Audio (ISO/IEC 11172-3)压缩算 法是世界上第一个高保真声音数据压缩国 际标准，并且得到了极其广泛的应用。虽 然MPEG声音标准是MPEG标准的一部分，但 它也完全可以独立应用。数据的输入/输 出图如下：
SLIDE 1
频域分析
信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够 提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
幅值
时域分析
频域分析
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SLIDE 2
频域分析
时域和频域的 对应关系
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第三章多媒体数据压缩技术

第三章多媒体数据压缩技术
第三章多媒体数据压缩技术
2.2.1静态图像压缩编码JPEG概况
n JPEG是国际上彩色、灰度、静止图像的第 一个国际标准。用来在低分辨率到高分辨率 的较宽范围内支持较高的图像分辨率。它不 仅适用于黑白、彩色照片和印刷图片（高分 辨率）等静止图像的压缩，而且适用于传送 彩色传真、电话会议、新闻图片（低分辨率） 的静止图像的压缩，以及电视图像序列的帧 内图像的压缩编码也常采用JPEG压缩标准。
变换编码 DCT编码 小波变换 子带编码
模型编码ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分形编码
混合编码 JPEG MPEG H. 261
第三章多媒体数据压缩技术
四、数据压缩技术的性能指标
节省图象或视频的存储容量，增加访问速 度，使数字视频能在PC机上实现，需要进行视 频和图象的压缩。
有三个关键参数评价一个压缩系统 u 压缩比 u 图象质量 u 压缩和解压的速度 u 另外也必须考虑每个压缩算法所需的硬
第三章多媒体数据压缩技术
2.2.3 JPEG 压缩编码的扩展系统
n 3. 无损压缩预测编码运行方式
源图像 数据
预测器
熵编码器
压缩后 图像数据
表说明
第三章多媒体数据压缩技术
无损压缩预测编码 运行方式
Px
第三章多媒体数据压缩技术
2.的3 国运际动标图准像—压M缩PE编G码
n 2.3.1运动图像压缩编码—MPEG概况 n 2.3.2 MPEG 标准简介 n 2.3.3 MPEG 标准化算法
u ①经常会产生噪音和信号丢失，并且在复 制过程中逐步积累噪音和误差。
u ②模拟信号不适合数字计算机加工处理。
第三章多媒体数据压缩技术
一、多媒体数据压缩编码的必要性
n 数字化后未经压缩的视频和音频等媒 体信息的数据量是非常大的。

多媒体数据的压缩与传输技术

多媒体数据的压缩与传输技术

多媒体数据的压缩与传输技术随着计算机和互联网的不断发展，多媒体数据在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，如音频、视频、图像等。

随之而来的问题就是如何保证这些数据的高效传输和存储。

本文将探讨多媒体数据的压缩与传输技术，以及优化这些技术的方法。

一、多媒体数据的压缩技术多媒体数据的压缩技术是指通过对数据进行编码和压缩，减少数据传输和存储所占用的空间和带宽。

常见的压缩技术包括有损压缩和无损压缩两种。

1. 有损压缩有损压缩是指通过丢弃一部分数据来减小数据的大小，以达到压缩的目的。

这种压缩方法适用于音频和视频等数据，一般情况下，这些数据对人的感知有一定的误差容忍度，可以通过有损压缩的方法将数据体积大幅度压缩。

常见的有损压缩算法包括MP3、JPEG、MPEG等。

2. 无损压缩与有损压缩相比，无损压缩可以确保数据在压缩后不会有任何信息丢失。

无损压缩适用于图像和文本等数据，这些数据对精确性要求较高。

常见的无损压缩方法包括GIF、PNG和ALAC等。

二、多媒体数据的传输技术多媒体数据的传输技术一般分为实时传输和非实时传输两类。

1. 实时传输实时传输是指数据的传输需要在某个时间点到达并得到有效处理的传输方法。

此类传输方法通常用于视频通话、游戏直播等场景中。

因此，实时传输需要具备低延迟、高质量和可靠性三个特点。

常见的实时传输技术包括传统的TCP/IP协议与User Datagram Protocol（UDP）协议相对应的RTCP（Real-time Transfer Control Protocol）和RTP（Real Time Transport Protocol）协议。

同时，目前应用最广泛的实时传输协议是WebRTC技术。

2. 非实时传输非实时传输则是指数据的传输不需要在某个时间点到达并得到有效处理的传输方式，该传输方法常用于文件下载、在线视频播放等场景中。

此类数据传输相对于实时传输，对于时间要求更为宽松，但需要对数据传输的可靠性和完整性进行保证。

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩1. 引言多媒体数据压缩是当今数字技术中的重要问题之一。

随着互联网的发展以及多媒体应用的广泛应用，对数据的传输和存储的需求也越来越大。

多媒体数据常常具有巨大的数据量，传输和存储所需的带宽和存储空间也相应增加。

为解决这一问题，多媒体数据压缩技术应运而生。

2. 多媒体数据压缩的基本原理多媒体数据压缩的基本原理是通过减少多媒体数据中的冗余信息来降低数据的传输和存储成本。

冗余信息是指数据中重复或不必要的部分，可以通过一定的算法进行识别和剔除。

多媒体数据压缩主要涉及到图像、音频和视频等不同类型的数据。

对于图像数据，常用的压缩算法包括无损压缩和有损压缩。

无损压缩通过对图像进行编码和解码来实现数据的压缩和恢复，保证了压缩前后数据的完全一致性。

有损压缩则通过牺牲一定的图像质量来实现更高的压缩比，常见的有损压缩算法包括JPEG和PNG等。

对于音频数据，压缩技术主要包括无损压缩和有损压缩。

无损压缩常用的算法有FLAC和ALAC等，它们主要通过减小数据中的冗余部分来实现音频数据的压缩。

而有损压缩则通过对音频信号进行一定的量化和编码来实现更高的压缩比，例如MP3和AAC等。

对于视频数据，压缩技术主要包括基于帧间压缩和基于帧内压缩。

帧间压缩通过对相邻帧之间的差异进行编码来实现数据的压缩，常见的压缩算法有MPEG-2和H.264等。

而帧内压缩则通过对单帧图像进行编码来实现压缩，常见的压缩算法有MPEG-1和H.265等。

3. 多媒体数据压缩的应用多媒体数据压缩技术在各个领域都有广泛的应用。

互联网上的图片和视频网站常常需要处理大量的多媒体数据，通过压缩技术可以减少带宽的占用和存储空间的消耗，提高网站的加载速度和用户体验。

在音频和视频传输领域，多媒体数据压缩技术可以实现音视频流的实时传输，满足实时通信和视频会议等应用的需求。

多媒体数据压缩技术还广泛应用于存储介质，例如CD、DVD和蓝光光盘等，通过压缩技术可以在有限的存储空间中存储更多的多媒体内容。

《多媒体技术》教学大纲

《多媒体技术》教学大纲

《多媒体技术》教学大纲第一章概论本章首先介绍多媒体技术的基本概念，包括媒体与多媒体技术的定义，以及多媒体技术的重要特征；然后回顾多媒体技术的发展历程，简要介绍多媒体技术的几个重要标准；最后简述多媒体技术的主要研究内容，说明本课程的内容和结构。

第一节多媒体技术的基本概念主要掌握：多媒体的定义，多媒体的基本概念重点：多媒体技术的组成及其特点，其在计算机、通信领域中的应用第二节多媒体技术的发展历程主要掌握：信息技术的融合走向多媒体的方法，了解多媒体技术的发展历史重点：无第三节多媒体技术的研究内容主要掌握：多媒体技术研究中所包括的主要内容重点：无第四节多媒体技术的应用与发展前景主要掌握：多媒体技术的应用范围，涉及的领域，了解其发展的前景重点：多媒体技术的应用范围3.试从一两个应用实例出发，谈谈多媒体技术的应用对人类社会的影响。

第二章数字信息处理基础本章简述数字信息处理的基础知识，内容包括数字信号的基本概念、数字音频处理基础、数字视频处理基础。

第一节数字信号的基本概念主要掌握：信号及其分类，信号及其频谱原理，滤波方法重点：信号及其分类第二节数字音频处理基础主要掌握：模拟音频与数字音频，数字音频的采样和量化，音频信号的特点重点：模拟音频与数字音频信号的区别，采样和量化的特点第三节数字视频处理基础主要掌握：有关色彩的基本知识，彩色空间表示，彩色空间的转换重点：无3.对RGB、YUV、YIQ与HSI 彩色空间进行比较，简述各自的特点。

第三章多媒体数据压缩技术本章讨论的多媒体数据压缩技术与标准是多媒体计算机系统的重要基础。

首先介绍多媒体技术中常用的数据压缩方法，然后讨论几个重要的图像压缩标准和声音压缩标准。

第一节概述主要掌握：数据压缩的必要性与可能性，数据压缩的理论基础重点为：数据压缩的必要性与常用方法第二节数据压缩的基本原理和方法主要掌握：预测编码，变换编码，统计编码，模型编码，其它编码重点为：各种编码的方法，基本原理第三节图像与声音压缩标准主要掌握：静态图像压缩标准JPEG，动态图像压缩标准MPEG，声音压缩标准重点：JPEG，MPEG的方法7.简述声音压缩常用的标准及其压缩算法原理。

多媒体数据压缩编码技术

多媒体数据压缩编码技术

线性预测编码（LPC）
通过对音频信号的线性预测系数进行编码，减少了数据冗余。
参数编码
倒谱系数编码（cepstrum）
利用音频信号的倒谱系数进行编码，倒谱系数描述了音频信号的短时谱特征，具有较好的鲁棒性和抗噪性能。
梅尔频率倒谱系数（MFCC）
在倒谱系数的基础上引入了人耳感知特性，通过对梅尔频率倒谱系数进行编码，提高了音频压缩编码的音质和抗噪性能。
基于人工智能的压缩编码技术
深度学习
通过自动提取多媒体数据的特征，减少数据冗余和信息损失，提高压缩效率。
特征提取
利用人工智能技术对压缩编码算法进行优化，提高压缩比和重建质量。
智能优化
利用区块链的去中心化特性，将多媒体数据分布式存储在多个节点上，保证数据安全和可靠。
分布式存储
通过区块链的加密算法对多媒体数据进行加密处理，防止数据泄露和篡改。
加密技术
利用智能合约对多媒体数据的压缩、传输、存储和分发进行自动化管理，降低运营成本和提高效率。
智能合约
基于区块链的压缩编码技术
即时传输
通过云计算的网络传输能力，实现多媒体数据的即时传输和实时播放，提高用户体验。
云端处理
将多媒体数据处理任务转移到云端进行，利用云计算的分布式计算和存储资源，提高处理效率和降低成本。
基于帧内预测的编码
01
运动补偿编码是一种利用视频序列中图像帧之间的运动信息进行预测编码的技术。它通过分析图像序列中相邻帧之间的运动向量和运动模式，对运动信息进行预测和补偿。
基于运列中相邻帧之间的冗余信息，提高压缩效率。它通常适用于动态场景，因为在动态场景下，相邻帧之间的像素值变化较大，运动信息更加明显。
混合编码
05
视频压缩编码技术

多媒体数据压缩技术

多媒体数据压缩技术

多媒体数据压缩技术摘要:多媒体数据压缩技术是现代网络发展的关键性技术之一。

由于图像和声音信号中存在各种各样的冗余,为数据压缩提供了可能。

本文介绍了多媒体数据的特点及其压缩标准,并分析有损、无损压缩的优缺点。

关键词:多媒体压缩标准有损压缩无损压缩多媒体技术可以说提高了我们的生活质量,为我们提供了更好的视听环境和视听享受。

生活中常用到的多媒体技术有多媒体教育教学、视频会议、银行的自动取款机等,还真是对我们的生活有很大的帮助。

在巨大的多媒体数据有效的实时处理、传输和储存方pJPEG(Joint Photographic Expert Group)用于连续色调、灰度级、静止图像或彩色图象的压缩标准,适合来源真实景物及简单的图像。

用有损压缩方式,以最少的磁盘空间去除冗余的图像数据,获得极高的压缩率展现出逼真的图像。

该格式压缩能保留优质的色彩信息,图像传送时间得到减少,对高频信息、需连续色调的图像处理较好。

采用离散余弦变换、量化、行程与哈夫曼编码等技术,定义了两种压缩算法:一是基于DCT变换有失真的压缩算法;二是基于空间预测编码DPCM的无失真压缩算法。

JBIG标准JBIG(Joint Bi-level Image Group)是一种无损的二值图象压缩标准。

JBIG可以支持很高的图象分辨率,常用的文件格式为1728×2376或2304×2896,压缩比可达10∶1。

虽然JBIG是二值图象的编码标准,但是它也可以对含灰度值的图象或彩色图象进行无失真压缩,在这种情况下,JBIG是对图象的每个比特面作压缩变换。

2.3 MPEG系列标准MPEG(Motion Picture Expert Group)标准,目标是针对活动图像的数据压缩,是视频图象压缩、伴音的数据压缩编码的一个重要标准。

实际上包括三个部分,MPEG 视频、MPEG 音频、MPEG 系统(视频和音频的同步),MEPG编码技术的发展十分迅速,从MPEG-1、MPEG-2到MPEG-4,不仅图象质量得到了很大的提高,而且在编码的可伸缩性方面,也有了很大的灵活性。

多媒体技术复习资料

多媒体技术复习资料

多媒体技术基础第一章：多媒体技术概论1媒体：存储信息的实体；（多媒体）信息的载体。

2媒体的类型 :感觉媒体：直接作用于人的感官，使人直接产生感觉; 表示媒体：是为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，即各种编码;显示媒体：是指感觉媒体与用于通信传输的电信号之间转换的一类媒体，即感觉媒体与计算机的界面。

又可分为两种：输入显示媒体和输出显示媒体;存储媒体：又称存储介质，保存表示媒体的介质;传输媒体：传输的物理载体，即用来将媒体从一处传送到另一处的物理载体。

3多媒体技术的定义:多媒体技术是利用计算机技术对多种信息进行综合处理、建立逻辑关系，集成为一个系统并具有交互性。

4多媒体的特征:多维化、集成性、交互性、数字化、实时性。

5多媒体技术所涉及的对象：文字和符号、矢量图形、位图图像对象、动画对象、音频对象视频对象。

6多媒体信息系统：开发系统、演示系统、培训系统、家庭系统7多媒体技术应用领域：教育（形象教学、模拟展示）、商业广告（特技合成、大型演示）、影视娱乐业（电影特技、变形效果）、医疗（远程诊断、远程手术）、旅游（景点介绍）、人工智能模拟（生物、人类智能模拟）。

8：相应习题见PPT。

第二章：多媒体硬件1 CD-ROM：构成: 激光驱动器、激光盘片；性质:只读属性 (不能写入，只能读出)、光学存储原理 (激光烧结)。

容量—— 650MB／74 min2CD-RW:性质：可读写属性 (CD-R盘片：追加写/读 CD-RW盘片：可读/擦写)、光学存储原理 (激光烧结)。

3DVD 标准 (Digital Versatile Disk)——采用MPEG-2压缩技术的标准，可存放488分钟影片、4.7GB～17GB的数据。

4 DVD规格：5 DVD的存储容量提高方法：第三章：多媒体数据压缩基础1数据压缩的必要性：图像信号：黑白480×360，8bit；大小是480 ×360÷1024=168.45KB 彩色大小是480 ×360×3÷1024=506.25KB；视频：PAL制每秒数据量506.25KB×25帧/秒=12.36MB/s。

第6讲—第三章 数据压缩技术(2)

第6讲—第三章 数据压缩技术(2)
6
变换编码原理 ● 变换编码 (Transform coding) 卡胡南·劳埃夫变换 卡胡南 劳埃夫变换 有损压缩编码， 图像数据)的压缩 有损压缩编码，用于对统计冗余 (图像数据 的压缩。 离散傅里叶变换 图像数据 的压缩。 离散余弦变换 WHT变换 变换
● 工作原理 然后在频域上对变换后的信号进行编码。在频域上， 然后在频域上对变换后的信号进行编码。在频域上， 信息是按照频谱的能量和频率分布进行排列的。 信息是按照频谱的能量和频率分布进行排列的。 统计编码原理
编码方法得到的代码为： 用RLE编码方法得到的代码为：80315084180。 编码方法得到的代码为 。 ● 编码特点 [1] 适合于拥有大面积相同颜色区域的图像 出现极限情况，即每个相邻的像素颜色均不相同， [2] 出现极限情况，即每个相邻的像素颜色均不相同，这时经过 RLE压缩出来的数据串会比原数据串长一倍 压缩出来的数据串会比原数据串长一倍
12
算术编码原理 ● 算术编码 —— 无损压缩编码，属于统计编码。 无损压缩编码，属于统计编码。 20世纪 年代由 世纪60年代由 提出， 世纪 年代由Elias提出，某些方面优于霍夫曼编码。因此， 提出 某些方面优于霍夫曼编码。因此， 标准的扩展系统中， 在JPEG标准的扩展系统中，算术编码已经取代了霍夫曼编码。 标准的扩展系统中 算术编码已经取代了霍夫曼编码。 ● 基本原理 将被编码的信息表示成实数轴上0和 之间的间隔 信息越长，间隔越小， 之间的间隔， 将被编码的信息表示成实数轴上 和1之间的间隔，信息越长，间隔越小， 表示这一间隔所需的二进制位数就越多。 表示这一间隔所需的二进制位数就越多。 ● 特点 1) 算术编码有基于概率统计的固定模式，也有相对灵活的自适应模式。 算术编码有基于概率统计的固定模式，也有相对灵活的自适应模式。 2) 自适应模式适用于不进行概率统计的场合。 自适应模式适用于不进行概率统计的场合。 3) 当信号源符号的出现概率接近时，算术编码的效率高于霍夫曼编码。 当信号源符号的出现概率接近时，算术编码的效率高于霍夫曼编码。 4) 算术编码的实现相应地比霍夫曼编码复杂，但在图像测试中表明， 算术编码的实现相应地比霍夫曼编码复杂，但在图像测试中表明， 算术编码效率比霍夫曼编码效率高5％左右。 算术编码效率比霍夫曼编码效率高 ％左右。

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 引言随着科技的不断发展，多媒体数据的使用越来越广泛。

无论是在互联网、移动通信还是娱乐媒体领域，多媒体数据都扮演着重要的角色。

由于多媒体数据的文件大小较大，传输和存储成本较高。

多媒体数据压缩技术的发展显得至关重要。

2. 多媒体数据压缩的意义多媒体数据压缩是指通过一系列算法和技术将多媒体数据的文件大小减小，并保持其视听效果的过程。

多媒体数据压缩的意义在于：减小文件大小：多媒体文件的压缩可以减小文件的存储和传输成本，提高多媒体数据在网络中的传输速度。

提高传输质量：压缩后的多媒体文件传输速度更快，能够在网络传输过程中保持更好的质量，减少传输延迟。

提升用户体验：多媒体数据压缩可以减小存储空间的占用，用户可以更便捷地访问和共享多媒体文件，提升用户体验。

3. 多媒体数据压缩的方法多媒体数据压缩可以通过不同的方法实现，以下是常用的几种方法：3.1 图像压缩图像压缩是指对图像数据进行压缩，以减小图像文件的大小。

常见的图像压缩算法有：无损压缩算法，如GIF格式，通过移除冗余信息来减小文件大小，但不会丢失数据。

有损压缩算法，如JPEG格式，通过舍弃一些细节信息来减小文件大小，但会造成一定程度的图像质量损失。

3.2 音频压缩音频压缩是指对音频数据进行压缩，以减小音频文件的大小。

常见的音频压缩算法有：无损压缩算法，如FLAC格式，通过消除冗余信息来减小文件大小，但不会损失音频质量。

有损压缩算法，如MP3格式，通过减少音频数据的精度和采样率来减小文件大小，但会引入一定程度的音频质量损失。

3.3 视频压缩视频压缩是指对视频数据进行压缩，以减小视频文件的大小。

常见的视频压缩算法有：无损压缩算法，如H.264格式，通过消除冗余信息来减小文件大小，但不会损失视频质量。

有损压缩算法，如MPEG格式，通过减少视频数据的精度和帧率来减小文件大小，但会引入一定程度的视频质量损失。

4. 多媒体数据压缩的发展趋势随着科技的不断进步，多媒体数据压缩技术也在不断发展。

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩多媒体数据压缩1. 介绍多媒体数据压缩是一种广泛应用于图片、音频和视频等多媒体文件的技术。

由于多媒体文件通常包含大量的数据，压缩技术能够减小文件的存储空间和传输带宽要求，提高数据的传输速率和存储效率。

本文将介绍多媒体数据压缩的原理和常用的压缩算法。

2. 图片压缩2.1 无损压缩无损压缩是指在压缩过程中不丢失任何原始数据的压缩方法。

其中最常用的无损压缩算法是GIF和PNG格式。

GIF格式通过限制颜色数量和使用LZW编码来实现数据压缩，而PNG格式则使用DEFLATE算法对图片数据进行压缩。

2.2 有损压缩有损压缩是指在压缩过程中会有一定的信息丢失的压缩方法。

最常用的有损压缩算法是JPEG格式。

JPEG格式通过使用离散余弦变换（DCT）将图像从时域转换到频域，并通过量化和哈夫曼编码来减小数据量。

压缩的程度可以通过调整量化表的精度来控制。

3. 音频压缩3.1 无损压缩无损压缩在音频领域并不常见，因为音频文件通常比较大，无损压缩往往无法达到很高的压缩比。

其中一个常用的无损压缩算法是FLAC格式。

FLAC格式通过使用线性预测和残差编码来减小数据的大小，保持音频的质量不变。

3.2 有损压缩有损压缩在音频领域非常常见，因为人耳对音频的感知有一定的容忍度。

最常用的有损压缩算法是MP3格式。

MP3格式通过使用MDCT变换将音频从时域转换到频域，并通过子带编码和声学模型来减小数据量。

压缩的程度可以通过调整比特率来控制。

4. 视频压缩4.1 无损压缩无损压缩在视频领域并不常见，因为视频文件通常非常大，无损压缩往往无法达到很高的压缩比。

其中一个常用的无损压缩算法是HuffYUV格式。

HuffYUV格式通过使用无损哈夫曼编码来减小数据的大小，保持视频的质量不变。

4.2 有损压缩有损压缩在视频领域非常常见，因为视频的冗余性很高，有很多可以被压缩的信息。

最常用的有损压缩算法是H.264和HEVC格式。

H.264和HEVC格式通过使用运动估计和帧间预测等技术来减小数据量。

多媒体数据压缩与传输技术

多媒体数据压缩与传输技术

多媒体数据压缩与传输技术随着科技的进步和互联网的普及，多媒体数据的压缩与传输技术变得越来越重要。

多媒体数据包括图像、音频和视频等形式，它们的特点是数据量大，传输速度慢。

因此，研究如何高效地压缩和传输多媒体数据成为了一个热门的课题。

一、多媒体数据压缩技术多媒体数据压缩技术是指将多媒体数据的冗余信息去除，以减小数据量的过程。

常见的多媒体数据压缩技术有无损压缩和有损压缩两种。

无损压缩技术是指在压缩过程中不丢失任何信息，压缩后的数据可以完全还原。

常见的无损压缩算法有LZW算法和Huffman编码算法。

LZW算法通过建立字典来对数据进行压缩，而Huffman编码算法则根据字符出现的频率来进行编码。

有损压缩技术是指在压缩过程中会丢失一部分信息，压缩后的数据无法完全还原。

有损压缩技术可以根据不同的应用需求进行选择，常见的有损压缩算法有JPEG和MPEG等。

JPEG是一种用于图像压缩的算法，它通过去除图像中的高频信息来减小数据量。

MPEG是一种用于视频压缩的算法，它通过去除视频中的冗余信息和运动补偿来减小数据量。

二、多媒体数据传输技术多媒体数据传输技术是指将压缩后的多媒体数据通过网络进行传输的过程。

由于多媒体数据的特点是数据量大，传输速度慢，因此需要采用一些特殊的技术来提高传输效率。

常见的多媒体数据传输技术有流媒体和P2P技术。

流媒体是指将多媒体数据分成一系列的小块进行传输，接收端可以边接收边播放，从而提高传输效率。

P2P技术是指利用网络中的节点之间的互相协作来实现数据传输，可以减少服务器的负载并提高传输效率。

此外，为了提高多媒体数据的传输效率，还可以采用一些优化技术。

例如，使用压缩传输协议可以减小数据量，使用缓存技术可以提高数据的传输速度，使用错误纠正技术可以提高数据的可靠性。

三、多媒体数据压缩与传输技术的应用多媒体数据压缩与传输技术在现实生活中有着广泛的应用。

例如，在视频会议中，多媒体数据压缩与传输技术可以实现高清的视频传输，使得远程会议更加方便和高效。

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩

多媒体数据压缩
多媒体数据压缩是指通过一系列算法和技术，将多媒体数据以
更小的尺寸进行存储或传输的过程。

多媒体数据主要包括图像、音
频和视频等形式。

压缩多媒体数据可以减少存储空间和传输带宽的
需求，从而提高数据的传输效率和用户体验。

常见的多媒体数据压缩方法有以下几种：
1. 图像压缩：常见的图像压缩算法有无损压缩和有损压缩两种。

无损压缩方法包括Run-length Encoding (RLE)、LZW和Huffman编
码等；有损压缩方法如JPEG使用了离散余弦变换(DCT)和量化等技术，通过牺牲一定的图像质量来实现较高的压缩率。

2. 音频压缩：音频压缩方法主要有无损压缩和有损压缩两种。

无损压缩方法如FLAC和ALAC能够将音频数据压缩到更小的文件大
小且不损失音频质量；有损压缩方法如MP3和AAC利用了人耳的听
觉特性，通过减少对听觉上不敏感的部分数据来实现较高的压缩率。

3. 视频压缩：视频压缩方法通常采用有损压缩。

常见的视频压缩标准包括MPEG-2、MPEG-4和H.264等。

视频压缩技术主要利用了时域和空域的冗余性，以及运动补偿、帧间预测等技术，通过减少冗余信息和丢弃一些不重要的细节来实现高效的压缩。

多媒体数据压缩对于互联网、移动通信、存储设备等领域都非常重要，可以大大提升数据的传输速度和存储效率。

但也会牺牲一定的数据质量，在实际应用中需要根据具体需求权衡压缩率和数据质量。

2023年多媒体技术基础形成性考核册答案

2023年多媒体技术基础形成性考核册答案

多媒体技术基础课程作业（计算机专科）第一次作业（共100分）第一章多媒体技术概论一、填空题（每空1分, 共10分）1.文本、声音、图形、图像和动画等信息的载体中的两个或多个的组合构成了多媒体。

2.多媒体系统是指运用计算机技术和数字通讯网技术来解决和控制多媒体信息的系统。

3.多媒体技术具有集成性、实时性、交互性和高质量等特性。

4.计算机网络是现代通信技术和计算机技术结合的产物。

二、单项选择题（每题1分, 共5分）1.请根据多媒体的特性判断以下属于多媒体范畴的是（）。

（1）交互式视频游戏（2）有声图书（3）彩色画报（4）彩色电视A. 仅（1）B.（1）（2）C.（1）（2）（3）D.所有2.下列属于是多媒体技术发展方向的是（）。

（1）高分辨率, 提高显示质量（2）高速度化, 缩短解决时间（3）简朴化, 便于操作（4）智能化, 提高信息辨认能力A. （1）（2）（3）B.（1）（2）（4）C.（1）（3）（4）D.所有3.最早用图形用户接口（GUI）取代计算机用户接口（CUI）的公司是（）。

A.美国无线电公司RCAB.美国Commodore公司C.美国Apple公司D.荷兰Philips公司4.多媒体技术应用的关键问题是（）。

（1）建立技术标准（2）压缩编码和解压（3）提高开发质量（4）减少多媒体产品的成本A.仅（1）B.（1）（4）C.（2）（4）D.所有5.多媒体的核心系统在多媒体计算机系统的层次结构中的位置是（）。

A. 在多媒体I/O控制及接口层与创作系统之间B. 在创作系统与应用系统之间C. 在计算机硬件与多媒体实时压缩/解压缩之间D. 在最顶层三、简答题（14分）1.（4分）促进多媒体技术发展的关键技术有哪些？答：促进多媒体技术发展的关键技术是（1）CD-ROM解决了多媒体信息的存储问题；（2）高速计算机网络可以传送多媒体信息；（3）高速位解决技术、专用集成电路技术和亚微米集成电路技术的发展, 为多媒体技术提供了高速解决的硬件环境；（4）多媒体压缩技术、人机交互技术和分布式解决技术的出现促进了多媒体系统的产生与发展。

第3章 多媒体数据压缩技术

第3章 多媒体数据压缩技术

3.3.1 熵的概念
信息熵如何来计算： 在计算机内部是用二进制来表示数据的，现在 要用 0 和 1 组成的二进制数码来为含有 n 个符 号的某条信息编码，假设符号 Fn 在整条信息中 重复出现的概率为 Pn，则该符号的熵En也即表 示该符号所需的位数为：En = log2( 1/Pn )= - log2( Pn ) 整条信息的熵E也即表示整条信息 所需的位数为：E = ∑En
3.1.4 压缩原理
B.量化器 量化器用来生成一组有限个符号用来表示压缩的图像。 量化是多到一的映射，是丢失信息和不可逆的。 有两种量化方式： 1.标量量化：对像素逐个量化。 2.矢量量化: 多个像素为一组同时量化。
3.1.4 压缩原理
C.编码器 编码器给量化器输出的每个符号指定一个码字，即生 成二进制位流。 有两种编码方式 ： 1.定长编码：每个符号指定的码字具有相同的长度。 2.变长编码（熵编码）：根据符号出现的频率来决定为 其指定码字的长度，频率高则码字短，反之则长。

3.3.2 数据压缩模型
在压缩程序中，用来处理输入信息，计算符号 的概率并决定输出哪个或哪些代码的模块叫做 数据压缩模型，主要有静态统计模型和自适应 模型。 预先扫描文件中的所有字符，统计出每个字符 出现的概率，这种方法在压缩术语里叫做“静 态统计模型”。 在实际应用中，“静态统计模型”应用的很少。
3.2 数据压缩的发展历程
1952 年提出有效的压缩方法Huffman 编码； 80 年代，设计出更能接近信息论中“熵”极限 的编码方法——算术编码。 1984年，Terry Welch实现了LZ78算法的一个 变种LZW 80年代中期以后，人们对LZ77进行了改进，目 前，基于字典方式的压缩已经有了一个被广泛认 可的标准，从古老的 PKZip 到现在的 WinZip， 特别是随着 Internet 上文件传输的流行，ZIP 格式成为了事实上的标准，

第3章 多媒体数据压缩技术

第3章 多媒体数据压缩技术

网络与多媒体技术
数据压缩方法
无损压缩： 无损压缩： • 利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数 利用数据的统计冗余进行压缩， 据而不引入任何失真， 据而不引入任何失真，但压缩率受到统计冗余度理 论限制，一般为 ： 到 ： 。 论限制，一般为2：1到5：1。 • 多媒体应用中经常使用的无损压缩方法主要是基于 统计的编码方案，如游程编码 统计的编码方案，如游程编码(run length)、 、 Huffman编码、算术编码和LZW编码等等。 编码、算术编码和 编码等等。 编码 编码等等 • 常用工具：WinRar、WinZip、ARC等 常用工具： 、 、 等
网络与多媒体技术
数据压缩技术标准
H.263：在H.261的基础上发展而来的加强版，它借鉴 ： 的基础上发展而来的加强版， 的基础上发展而来的加强版 的优点， 了MPEG-1的优点，支持 的优点 支持PSTN，能在低带宽上传输高 ， 质量的视频流。 质量的视频流。 H.264：由ISO/IEC（IEC，国际电工委员会）与ITU-T ： （ ，国际电工委员会） 组成的联合视频组（ 组成的联合视频组（Joint Video Team，JVT）制定 ， ） 的新一代视频压缩编码标准。 的新一代视频压缩编码标准。在相同的重建图像质量 减小50%码率，对信道 码率， 下，H.264比H.263+和MPEG-4减小 比 和 减小 码率 时延的适应性较强， 时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实 时业务，如会议电视等， 时业务，如会议电视等，又可工作于无时延限制的场 如视频存储等；提高网络适应性， 合，如视频存储等；提高网络适应性，加强对误码和 丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。 丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。
网络与多媒体技术
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3.1.2 数据冗余的类型与压缩方法分类
源编码(Source Coding) 源编码的冗余压缩取决于初始信号的类型、前后的相 关性、信号的语义内容等。源编码比严格的平均信息 量编码的压缩率更高。当然压缩的程度主要取决于数 据的语义内容，比起平均信息量编码，它的压缩比更 大。 源编码主要分为：预测编码、变换编码、向量量化等
3.1.2 数据冗余的类型与压缩方法分类
1.数据冗余的类型： （1）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。
（2）时间冗余
时间冗余反映在视频帧序列中，相邻帧图像之间有较 大的相关性，一幅图像中的某物体或场景可由其他帧 图像中的物体或场景重构出来。
编码判决 符号的间隔范围[0.5,0.7) [0.5,0.7)间隔的第一个1/10 [0.5,0.52)间隔的最后三个1/10 [0.514,0.52)间隔的第一个1/10 [0.514,0.5146)间隔的第五个 1/10开始，二个1/10
3.1.2 数据冗余的类型与压缩方法分类
（3）信息熵冗余
信息熵冗余是指数据所携带的信息量少于数据本身而 反映出来的数据冗余。
（4）视觉冗余
人类的视觉系统由于受生理特性的限制，对于图像场 的注意是非均匀的，人眼并不能察觉图像场的所有变 化。事实上人类视觉的一般分辨能力为26灰度等级， 而一般图像的量化采用的是28灰度等级，即存在着视 觉冗余。
3.1.1 数据压缩技术的性能指标
2．图象质量 压缩方法： 无损压缩（图象质量不变）和有损压缩 有损压缩：失真情况很难量化，只能对测试
的图象进行估计。
3.1.1 数据压缩技术的性能指标
3．压缩和解压速度
在许多应用中，压缩和解压将在不同时间、 不同的地点、不同的系统中进行。所以，压缩、 解压速度分别估计。 静态图象中，压缩速度没有解压速度严格；动 态图象中，压缩、解压速度都有要求，因为需实时 地从摄像机或VCR中抓取动态视频。
Hybrid Coding
JPEG、MPEG、H.261 、 DVI、Intel-Indeo
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理 1. 统计编码
方法是：识别一个给定的流中出现频率最 高的比特或字节模式，并用比原始比特更少 的比特数来对其编码。即就是，频率越低的 模式，其编码的位数越多，频率越高的模式 编码位数越少。若码流中所有模式出现的概 率相等，则平均信息量最大， 信源就没有 冗余。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
哈夫曼编码过程： 例：现有A、B、C、D、E五个待编码的符号，它们的 概率分别是0.3846、0.1795、0.1538、0.1538、0.1283， 用哈夫曼算法求出这五个符号所分配的代码和熵、平均 码长？ （1）初始化，根据符号概率的大小，按由大到小顺序 对符号进行排序。 （2）把概率最小的两个符号组成一个节点，如D和E 组成节点P1。
编码为：Name: . M10 CR
CR
3.1.3Leabharlann 常用数据压缩方法的基本原理(2) LZW编码 LZW 算法在压缩文本和程序数据的压缩技术 中唱主角。它的压缩率高，压缩处理所化费 的时间比其它方式要少。 LZW编码时，首先将原始的数据分成多个条 纹，每个条纹都单独进行压缩。 LZW算法基于一个转换表或字串表，它将输 入字符映象到编码中，使用可变长代码，最 大代码长度为12位。
3.1.1 数据压缩技术的性能指标
4．硬软件系统
有些压缩解压工作可用软件实现。设计系统
时必须充分考虑：
算法复杂 － 压缩解压过程长
算法简单 － 压缩效果差 目前有些特殊硬件可用于加速压缩/解压。 硬 接线系统速度快，但各种选择在初始设计时已确定， 一般不能更改。因此在设计硬接线压缩 / 解压系统 时必须先将算法标准化。
3.3 图像和视频的压缩
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44.1kHZ，则双声道立体声声音 每秒将有176KB的数据量。

有失真压缩，又称熵压缩法。大多数图像、声音、 动态视频等数据的压缩是采用有失真压缩。
3.1.2 数据冗余的类型与压缩方法分类
从信息语义角度分为“熵(平均信息量)编码”和 “源编码”两种： 熵 (平均信息量)编码(Entropy Coding) 熵编码是一种泛指那些不考虑被压缩信息的性质 的编码和压缩技术。它是基于平均信息量的技术 把所有的数据当作比特序列，而不根据压缩信息 的类型优化压缩。也就是说，平均信息量编码忽 略被压缩信息的语义内容。 熵编码分为：重复序列消除编码 (含：消零、行程 编码)、统计编码等。
3.1.2 数据冗余的类型与压缩方法分类
2. 数据压缩技术分类 根据解码后数据与原始数据是否完全一致可以分为 两大类：一类是熵编码、冗余压缩法，也称无损压 缩法、无失真压缩法；二是熵压缩法，也称有损压 缩法、有失真压缩法。 从“熵”损失角度分为无损压缩和有损压缩两种：

无失真压缩，又称熵编码。由于不会失真，多用 于文本数据的压缩，但也有例外，非线性编辑系 统为了保证视频质量，有些高档系统采用的是无 失真压缩方法。
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 数据压缩技术的性能指标
节省图象或视频的存储容量，增加访问 速度，使数字视频能在 PC 机上实现，需要 进行视频和图象的压缩。 有三个关键参数评价一个压缩系统：
第3 章
多媒体数据压缩技术
本章重点： 1.数据压缩的基本概念 2.各种压缩技术的分类 3.预测编码的基本原理 4.变换编码的基本原理 5.统计编码的基本原理 6.分析–合成编码的基本原理 7.声音压缩标准 8.图像视频压缩标准
第3 章
多媒体数据压缩技术
3.1 数据压缩的基本原理和方法
3.2 音频的压缩
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
Huffman编码的优缺点
优点：当信源符号概率是2的负幂次方时， Huffman 编码法编码效率达到 100%。一般情况 下，它的编码效率要比其它编码方法的效率高， 是最佳变长码。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
缺点： (1)编码中每个符号的编码长度只能为整数，如果源 符号集的概率分布不是2的负n次方的形式，则无法达 到熵极限。 (2)为可变长度码, 译码复杂 (3)需要事先知道输入符号集的概率分布 (4)没有错误保护功能
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
新子区间的起始位置＝ 前子区间的起始位置＋当前符号的区间左端×前子 区间长度 新子区间的长度＝ 前子区间的长度×当前符号的概率（等价于范围长 度）
最后得到的子区间的长度决定了表示该区域内的某一个数所 需的位数。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
例：假设信源符号为{00，01，10，11}，这些符号的概 率分别为{0.1，0.4，0.2，0.3}，根据这些概率可把间隔 [0,1)分成四个子区间[0,0.1),[0.1,0.5),[0.5,0.7),[0.7,1)。 如果二进制消息序列的输入为：10 00 11 00 10 11 01， 请运用算数编码进行编码。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
（3）重复步骤2，得到节点P2、 P3、 P4，形成一棵 “树”， P4为根节点。 （4）从根节点P4开始到相应每个符号的“树叶”，从 上到下标上“0”（上枝）、“1”（下枝）。 注：至于哪个为“1”哪个为“0”则无关紧要，最后的 结果仅仅是分配的代码不同，而代码的平均长度是相 同的。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
行程编码法：任何重复的字符序列可被一个短格式取 代。该算法适合于任何重复的字符。 一组 n 个连续的字符 c 将被 c 和一个特殊的字符 取代。当然，若给定字符仅重复两次就不要用此方法。 任何重复4次或4次以上的字符由“该字符＋记号(M) ＋重复次数”代替。
例如数字序列:Name: . . . . . . . . . .
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
(4) 算术编码
算术编码把一个信源集合表示为实数线上的 0 到 1 之间的一个区间。这个集合中的每个元素都要用 来缩短这个区间。信源集合的元素越多，所得到 的区间就越小，当区间变小时，就需要一些更多 的数位来表示这个区间，这就是区间作为代码的 原理。算术编码首先假设一个信源的概率模型， 然后用这些概率来缩小表示信源集的区间。
3.1.3 常用数据压缩方法的基本原理
(1)行程编码(Run Length Coding)
是最简单、最古老的压缩技术之一，主要技术是检 测重复的比特或字符序列，并用它们的出现次数 取而代之。该方法有两大模式：一是消零(消空 白)，二是行(游)程(run length)编码。 消零(或消空白)法：将数字中连续的“0”或文本 中连续的空白用一个标识符(或特殊字符)后跟数 字N(连续“0”的个数)来代替。 如数字序列： 编码为： 742300000000000000000055 7423Z1855
符号 00 01 10 11 概率 0.1 0.4 0.2 0.3 初始编码间隔 [0,0.1) [0.1,0.5) [0.5,0.7) [0.7,1)