第2章 多媒体数字编码
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高中信息技术多媒体信息编码
高中信息技术多媒体信息编码在当今数字化的时代，多媒体信息无处不在，从我们日常观看的电影、聆听的音乐，到浏览的网页和玩的游戏，都离不开多媒体信息的编码。
对于高中生来说，了解多媒体信息编码不仅是信息技术课程的重要内容，更是理解数字世界运行原理的关键。
多媒体信息编码，简单来说，就是将各种多媒体信息，如声音、图像、视频等，转化为计算机能够处理和存储的数字形式。
这就像是给信息穿上了一套特定的“数字外衣”，以便它们能在计算机的世界里自由“穿梭”。
先来说说图像编码。
我们都知道图像是由一个个像素点组成的。
在计算机中，为了表示这些像素点的颜色和亮度等信息，就需要进行编码。
常见的图像编码方式有位图和矢量图。
位图，也叫点阵图，它把图像分成一个个小格子，也就是像素。
每个像素都有自己的颜色信息。
比如一张 800×600 分辨率的位图图像，就意味着它有 800 乘以 600 个像素点。
位图的优点是能够表现出丰富的色彩和细节，但缺点也很明显，那就是文件大小通常较大。
因为要记录每个像素的信息，所以图像越复杂、像素越多，文件就越大。
矢量图则不同，它不是通过像素来描述图像，而是用数学公式来表示图像中的线条、形状和颜色等元素。
这使得矢量图具有很多优势。
首先，它的文件大小通常较小，因为不需要存储大量的像素信息。
其次，无论怎么放大或缩小，图像的质量都不会改变，因为是通过公式计算来重新绘制图像的。
但是，矢量图在表现色彩丰富、细节复杂的图像时，可能不如位图那么出色。
再谈谈音频编码。
声音是一种连续的模拟信号，要让计算机处理和存储声音，就必须把它转换成数字信号。
这个过程就叫做音频采样和量化。
采样就是在时间轴上每隔一定的时间间隔，对声音信号进行测量。
采样频率越高，声音的还原度就越好，但文件也会越大。
常见的采样频率有441kHz、48kHz 等。
量化则是对每个采样点的幅度进行数字化。
量化位数越高，声音的质量就越高，但同样会导致文件变大。
在音频编码中，还有一些常见的编码格式，如 MP3、WAV 等。
多媒体信息的编码技术
Page 8
当需要对信源传输率进行较大程度压缩时，基于人类语音生成模型的参 数编码算法比波形编码更为合适。 对于人耳（20~20000Hz）的听觉对发声时频率位置、各频率分量的大 小比较敏感，但对信号在各频率点上的相位却不敏感，因此没有必要保持语 音信号的波形完全一致。参数编码的基本思想是利用具有12~16参数的语音 生成模型进行编码传输，接收方用这些参数合成出具有与原始语音接近的声 音。参数编码的缺点是激励部分参数估计的误差导致合成出的声音质量较 低，且伴有噪声。 混合编码结合波形编码的优点，既利用语音生成模型，通过对模型参量 进行编码，减小波形编码中被编码对象的动态范围或数目；又使编码产生接 近原始语音波形的合成语音，以保留说话人的各种自然特征，提高了合成语 音质量。 混合编码的典型算法主要有码激励线性预测编码，以及基于它的各种改 进算法。
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视频数据压缩技术
空间冗余，时间冗余
称统计冗余。
是主要的数据冗余。
他们是将图像信号看做随机信号时所反映出的统计特性，因此也
根据信息论的原理，可以找到最佳多媒体数据压缩编码方法，数 据压缩的理论极限是信息熵。
信息熵编码和变换编码是多媒体通信中两种主要信源
编码方法
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霍夫曼编码广泛应用于各种数据压缩技术中，是信息熵编码中的最佳 编码方法之一。 变换编码广泛应用于各种图像数据压缩，它选择一种最佳变换，将初 始数据从初始空间或时间域变换到一个更适于压缩的抽象域中，然后用反 变换恢复原始数据。经过变换后，信息中最重要的部分易于识别并可能成 组出现。
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JPEG压缩编码及解压缩算法原理图
JPEG压缩编码算法的主要计算过程如下。 (1)正向离散余弦变换。对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成 8*8的图像块，并作为二维离散余弦变换DCT的输入。通过DCT变换，把能 量集中在少数几个系数上。 DCT变换及其逆变换计算如下
1.2信息的编码之多媒体编码
162进制转换：分组转换法:每位16进制数转换为四位2进制 数，转换完成，把高位的0去掉。
D2H = 1101,0010B = 11010010B 7FH = 0111,1111B = 1111111B 1AH = 0001,1010B = 11010B
回顾
计算机内字符的编码
计算机内普遍使用的字符编码:
计算过程：400 * 300 * 4 / 8=60000B ≈58.6KB
灰
色
图
像 的 数 字 化
每一个像 素的灰色程度 不同，需要更 多的二进制位 来表示。
例如２： 假如一幅800*600图像具有256级灰度，存储需要多少字节？
分析： 此图像为256级灰度，每一个像素点的色彩深浅是256种灰度中的一
回顾 计算机内的容量单位
计算机存储的最小单位— 二进制位（比特、bit或b） 计算机存储的基本单位— 字节（Byte或B） 8位（比特）＝1个字节、 8bit＝1Byte 、8b＝1B
位（b）
存储容量（文件大小）单位B、KB、MB、GB、TB
01000001
1KB=1024B 1MB=1024KB
录音时模拟信号如何转化为数字信号？——采样、量化 （模数转换器）
模拟信号
模数转换器
数模转换器（放音）
数字信号
声音的数字化：
基本方法： 采样、量化、编码
采样
量化
• 采样：以固定的时间间隔取得一系列振幅的值； 采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音
文件容量越大。
量化：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将 这些离散值用若干二进制的位来表示的过程。
输入码 （外码）
译码
交换码
处理码 （内码）
D2H = 1101,0010B = 11010010B 7FH = 0111,1111B = 1111111B 1AH = 0001,1010B = 11010B
回顾
计算机内字符的编码
计算机内普遍使用的字符编码:
计算过程：400 * 300 * 4 / 8=60000B ≈58.6KB
灰
色
图
像 的 数 字 化
每一个像 素的灰色程度 不同，需要更 多的二进制位 来表示。
例如２： 假如一幅800*600图像具有256级灰度，存储需要多少字节？
分析： 此图像为256级灰度，每一个像素点的色彩深浅是256种灰度中的一
回顾 计算机内的容量单位
计算机存储的最小单位— 二进制位（比特、bit或b） 计算机存储的基本单位— 字节（Byte或B） 8位（比特）＝1个字节、 8bit＝1Byte 、8b＝1B
位（b）
存储容量（文件大小）单位B、KB、MB、GB、TB
01000001
1KB=1024B 1MB=1024KB
录音时模拟信号如何转化为数字信号？——采样、量化 （模数转换器）
模拟信号
模数转换器
数模转换器（放音）
数字信号
声音的数字化：
基本方法： 采样、量化、编码
采样
量化
• 采样：以固定的时间间隔取得一系列振幅的值； 采样时间间隔越小，声波还原度越高，保真度越好，但声音
文件容量越大。
量化：将模拟信号的连续值近似为有限多个离散值，再将 这些离散值用若干二进制的位来表示的过程。
输入码 （外码）
译码
交换码
处理码 （内码）
多媒体信息的编码
多媒体信息的编码多媒体信息的编码什么是多媒体编码多媒体编码是将包含文字、图像、音频、视频等多种媒体形式的信息转化为二进制数据的过程。
通过编码，可以将这些多媒体格式的信息进行压缩和存储，以便于传输和播放。
在数字化时代，多媒体编码扮演着重要的角色，广泛应用于电视、音乐、电影、游戏等各个领域。
多媒体编码的作用多媒体编码可以对各种类型的信息进行压缩，以减小文件的大小，减少存储空间和传输带宽的消耗。
例如，在视频编码中，通过去除冗余信息和无关信息，可以显著减小视频文件的大小，提高存储和传输的效率。
此外，多媒体编码还可以提高信息的质量和保真度。
通过使用高效的编码算法和压缩技术，可以将多媒体信息保存为数字化的形式，减少信息在传输过程中的丢失和损坏，保证在解码时还原出原始的信息。
多媒体编码的原理多媒体编码的原理基于信号处理和数据压缩的理论。
具体来说，多媒体信息编码的流程包括以下几个步骤：1. 采样：对原始的多媒体信号进行采样，将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。
采样过程可以根据不同的需求和应用进行调整，例如音频的采样率和视频的帧率。
2. 量化：对采样后的数字信号进行量化处理，将连续的取值范围转化为离散的取值集合。
量化过程会导致信息损失，但可以通过调整量化的精度来平衡信息质量和编码效率。
3. 编码：将量化后的信号编码为二进制数据。
编码过程可以采用各种不同的算法和方法，例如哈夫曼编码、灰度编码和熵编码等。
4. 压缩：对编码后的二进制数据进行压缩处理，减小文件的大小。
压缩的方法包括无损压缩和有损压缩两种。
无损压缩保证解压缩后和原始数据完全一致，而有损压缩在保证输出数据质量的前提下，通过去除冗余信息和降低精度来实现更高的压缩比。
多媒体编码的常见算法和标准在多媒体编码领域，存在着许多常见的编码算法和标准。
以下是其中的几个示例：- 音频编码：MP3、AAC、Vorbis等。
- 视频编码：H.264、H.265、VP9等。
- 图像编码：JPEG、PNG、WebP等。
第2章 多媒体数字编码
数据冗余
一、冗余的基本概念
冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间， 其多余的程度叫做“冗余度”，一般而言，图像和语音 的数据冗余度很大。 下式表示了信息量、数据量和冗余量之间的关系： I=D-du 式中I代表信息量，D表示数据量，du是冗余量，冗 余量 du包含在 D中，冗余量du应在数据进行存储和传 输之前去掉。
图形等结构，都存在数据冗余，这种结构上的
冗余叫做“结构冗余”。
2014-3-11
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5、知识冗余
知识是人类独有的，是认知自然、总结规律
而得到的。人类一旦掌握了知识，凭借经验就可
辨别事物，无须进行全面的比较和辨别。图像的
理解与某些基础知识有关。
例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有 鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上……
D、减少存储、处理和传输的成本 以上那个是最根本的出发点？
2014-3-11 1/90
数据压缩的基本概念
什么是数据压 缩？
为什么要进 行数据压缩？ 如何进行数据压缩？
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为什么要进行数据压缩
数据压缩的对象是数据。
数据和信息有着不同的概念。数据用来记录和
传送信息，是信息的载体。真正有用的不是数 据本身，而是数据所携带的信息。 数据压缩的目的是：在传送和处理信息时，尽 量减少数据量。
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6、感知冗余
例如：人类的视觉敏感度一般小于图像
的表现力，图像的微小色彩变化、亮度层次的 细腻变化以及轮廓的细微差别不易察觉，这就 是感知冗余。
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如何进行数据压缩
数据压缩的核心是计算方法。
多媒体信息编码
多媒体信息编码介绍多媒体信息编码是将多媒体数据转化为数字信号，以便在计算机系统中存储、传输和处理。
它是多媒体技术中一个重要的环节，涉及音频、视频、图像等多种媒体类型的编码。
音频编码音频编码是将声音信号转化为数字信号的过程。
常见的音频编码算法有PCM（脉冲编码调制）、MP3（MPEG音频层3）、AAC（高级音频编码）等。
这些编码算法主要通过降低数据量和保留主要音频信息来实现高效的音频压缩。
视频编码视频编码是将连续的图像序列转化为数字信号的过程。
常见的视频编码算法有H.264、H.265等。
视频编码算法通过空间和时间上的冗余性削减、运动补偿和熵编码等技术来提高视频压缩率，并实现高质量的视频传输和回放。
图像编码图像编码是将图像转化为数字信号的过程。
常见的图像编码算法有JPEG（联合图像专家组）和PNG（可移植网络图形格式）等。
图像编码算法通过基于人眼视觉特性的压缩方法，减少冗余信息并保留图像的主要特征，从而实现高效的图像压缩和传输。
多媒体信息编码的应用多媒体信息编码在许多领域中得到广泛应用。
在互联网视频、音频流媒体、数字广播和移动通信等领域中，多媒体信息编码技术可以有效地提高带宽利用率和传输效率，保证音视频的质量和连续性。
在数字媒体存储中，多媒体信息编码技术可以将大容量的音视频数据进行压缩，从而减少存储空间的占用。
多媒体信息编码还广泛应用于图像处理、视频编辑和音频合成等领域，为用户提供更好的多媒体体验。
在现代多媒体应用中，多媒体信息编码技术与其他相关技术密切结合，如多媒体传输协议、多媒体处理算法等，共同构成了一个完整的多媒体系统。
多媒体信息编码是多媒体技术中的重要环节，其中音频编码、视频编码和图像编码是常见的编码方式。
多媒体信息编码技术在互联网、数字媒体存储和现代多媒体应用等领域中发挥着重要作用，可以提高传输和存储效率，保证音视频的质量和连续性。
多媒体信息的编码简版
多媒体信息的编码多媒体信息的编码什么是多媒体信息的编码?多媒体信息的编码是指将多媒体数据转换成数字信号的过程。
在数字化时代，我们使用电脑、方式等设备来处理和传输各种形式的多媒体信息，如音频、视频、图像等，而这些多媒体信息在传输和处理过程中需要经过编码处理，将其转换成数字信号，以便于存储、传输和处理。
为什么需要多媒体信息的编码?多媒体信息的编码是为了更好地处理、存储和传输多媒体数据。
原始的多媒体数据通常是大量的模拟信号，如声音的波形、图像的像素等，这些数据无法直接在数字设备中处理和传输。
通过将多媒体数据转换成数字信号，不仅可以减小数据体积，提高数据传输和存储效率，而且还可以方便进行各种数字处理操作，如压缩、编辑、特效等。
多媒体信息的编码技术多媒体信息的编码技术有很多种，包括音频编码、视频编码、图像编码等。
下面就分别介绍这几种常见的多媒体信息编码技术。
音频编码音频编码是将声音信号转换成数字信号的过程。
在音频编码过程中，通常会涉及到压缩技术，以减小数据体积。
常见的音频编码技术有PCM编码、MP3编码、AAC编码等。
- PCM编码是一种无损编码技术，将声音信号按照采样率和量化位数进行数字化处理，并保持原始数据的完整性。
- MP3编码是一种有损编码技术，通过去除人耳听不到的声音信号和压缩数据的方式来减小数据体积，从而实现高压缩比的音频编码。
- AAC编码是一种高级音频编码技术，它在压缩音频数据的同时保持较高的音质，并能支持多通道和先进的音频特效。
视频编码视频编码是将视频信号转换成数字信号的过程。
视频编码涉及到图像编码和运动估计等技术，以减小数据体积并保持视频质量。
常见的视频编码技术有MPEG编码、H.264编码、HEVC编码等。
- MPEG编码是一种常用的视频编码技术，它通过分割图像和对图像的每一帧进行压缩，以实现高压缩比的视频编码。
- H.264编码是一种高效视频编码技术，它通过运动估计、空间预测和帧间编码等方式来减小数据体积并保持视频质量，广泛应用于视频传输和存储领域。
(计算机基础知识)多媒体数据的编码与处理
(计算机基础知识)多媒体数据的编码与处理多媒体数据的编码与处理多媒体数据的编码与处理是计算机基础知识中的重要一环。
随着科技的不断发展，多媒体应用越来越普及，对于多媒体数据的处理变得越来越关键，它涉及到视频、音频、图像等各种形式的数据处理。
本文将对多媒体数据的编码与处理进行探讨。
一、多媒体数据的编码原理多媒体数据的编码是将原始的音频、视频和图像等信号转化为数字化的数据形式，以便计算机可以对其进行处理和传输。
在编码过程中，首先需要对原始信号进行采样，然后利用数字信号处理的方法，将采样到的数据转化为二进制形式，最后进行压缩编码。
1. 音频数据的编码在音频数据的编码中，最常用的方法是脉冲编码调制（PCM），它将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。
PCM通过对音频信号进行采样和量化，并使用不同的编码方式来表示不同的量化值，实现了音频数据的数字化。
2. 视频数据的编码视频数据的编码一般使用压缩编码技术，最为常见的是基于帧间压缩的视频编码标准，如MPEG系列。
这种编码方式首先对视频信号进行分解，将图像分解为一系列连续的帧，并通过对帧间差异进行压缩来减小数据量，从而实现视频数据的高效编码和传输。
3. 图像数据的编码对于图像数据的编码，最经典的方法是基于离散余弦变换（DCT）的JPEG编码。
JPEG编码将图像分割为8x8或16x16的小块，然后对每个小块进行DCT变换，并利用量化和熵编码来压缩图像数据，以减小文件大小，并实现高质量的图像显示和传输。
二、多媒体数据的处理方法多媒体数据的处理是对编码后的数据进行解码、编辑、处理和显示等操作，以满足不同应用需求。
以下是几种常见的多媒体数据处理方法：1. 数据解码在多媒体播放过程中，首先需要对编码后的数据进行解码。
解码过程是将压缩编码的数据还原为原始的音频、视频或图像数据的过程。
根据不同的编码方式，需要选择相应的解码算法和解码器进行解码处理。
2. 数据编辑多媒体数据的编辑是在完成解码后，对数据进行剪辑、合并、分割等操作，以满足用户对多媒体内容的需求。
多媒体信息编码
多媒体信息编码
在多媒体信息编码领域，为了确保数据传输的高效和可靠性，需要进行适当的编码和解码。
本文档将介绍多媒体信息编码的相关概念、方法和技术，并提供详细的范例和实施指南。
第一章：多媒体信息编码介绍
⑴多媒体信息编码的定义
⑵多媒体信息编码的目的和重要性
⑶多媒体信息编码的应用领域
第二章：多媒体信息编码基础知识
⑴常用的多媒体信息编码格式和算法
⑵多媒体数据的表示和存储方法
⑶多媒体信息编码的性能评估指标
第三章：音频信息编码
⑴音频信息编码的原理和方法
⑵常用的音频信息编码标准
⑶音频信息编码的性能优化技术
第四章：图像信息编码
⑴图像信息编码的原理和方法
⑵常用的图像信息编码标准
⑶图像信息编码的性能优化技术
第五章：视频信息编码
⑴视频信息编码的原理和方法
⑵常用的视频信息编码标准
⑶视频信息编码的性能优化技术
第六章：多媒体信息编码的标准化工作
⑴国际标准化组织的相关工作组和标准
⑵国内标准化组织的相关工作组和标准
⑶多媒体信息编码标准的发展趋势
第七章：多媒体信息编码的应用案例
⑴多媒体信息编码在实时通信中的应用
⑵多媒体信息编码在互联网传输中的应用
⑶多媒体信息编码在娱乐和媒体领域的应用第八章：安全性和版权保护
⑴多媒体信息编码的安全性保障
⑵多媒体信息编码的版权保护措施
第九章：附件
本文档涉及的附件包括：
- 示例代码
- 相关论文和技术文档
- 图片和视频资料
第十章：法律名词及注释
- 涉及的法律名词及注释请参见附件中的法律名词表。
多媒体信息编码
多媒体信息编码多媒体信息编码一、概述多媒体信息编码是指将多媒体数据（如音频、视频等）转换为特定格式，以便在计算机系统中传输、存储和处理。
通过编码，可以将原始的多媒体数据压缩、转换为较小的文件，从而提高存储效率，并降低传输带宽要求。
二、音频编码音频编码是将音频信号转换为数字数据的过程。
常见的音频编码算法有PCM（脉冲编码调制）和压缩编码（如MP3、AAC等）。
1. PCM（Pulse Code Modulation）：PCM是一种无损的音频编码格式。
它将连续的模拟声音信号进行采样，然后将每个采样点的幅度量化为有限数量的离散值，最后将这些离散值转换为二进制表示。
PCM编码具有音质好，还原度高的特点。
2. MP3（MPEG Audio Layer III）：MP3是一种有损的音频编码格式。
它通过分析音频信号的频谱特征，提取出对人耳不敏感的音频信号成分，并丢弃这些成分，从而实现较高的压缩比。
MP3编码在音质和文件大小之间取得了一定的平衡。
3. AAC（Advanced Audio Coding）：AAC是一种较新的音频编码格式，也是一种有损的编码格式。
AAC编码在保持相对较高的音质的同时，实现了更高的压缩比，因此在数字音频传输和存储中得到广泛应用。
三、视频编码视频编码是将视频信号转换为数字数据的过程。
常见的视频编码算法有MPEG-2、H.264和H.265等。
1. MPEG-2（Moving Picture Experts Group-2）：MPEG-2是一种广泛应用于数字电视和DVD等领域的视频编码标准。
它可以实现较高的视频质量和流畅度，但对于带宽要求较高。
2. H.264（Advanced Video Coding）：H.264是一种领先的视频编码标准，也被称为AVC。
它在提供高质量视频的同时，具有更高的压缩比和更低的带宽要求，因此在流媒体、视频通话和互联网视频等领域广泛应用。
3. H.265（High Efficiency Video Coding）：H.265是一种新一代的视频编码标准，也被称为HEVC。
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2016/3/8 9/90
1、空间冗余
规则物体的表面具有物理相关性，将其表面 数字化后表现为数据冗余。例如，一面白墙，上 面挂着一幅画，拍成数字照片后，墙面上除了挂 画的地方，其余的地方全部是相同的颜色（白 色）。这就是说，墙面所有象素与相邻颜色信息 完全相同，在统计上是冗余的。冗余的象素数据 可以压缩，甚至相邻颜色极为接近的象素数据也 可以压缩，只要掌握适度就可以保证图像良好的 视觉效果。
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音频的数据量
数字音频的数据量由采样频率、采样精度、 是否是立体声三个因素决定。即: 数字音频的数据量=采样频率×采样精度×声 道数 假定采样频率取44100Hz，采样精度为16bit， 双声道立体声模式。1秒钟所需的数据量 为:44100×16×2=1411200bit,如果转成字节有 1411200/8 =176400字节。 若要传输，则数据量是1411200bit/s；若要 存储，则数据量是176400字节/s，约172KB/s。
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数据冗余
一、冗余的基本概念
冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间， 其多余的程度叫做“冗余度”，一般而言，图像和语音 的数据冗余度很大。 下式表示了信息量、数据量和冗余量之间的关系： I=D-du 式中I代表信息量，D表示数据量，du是冗余量，冗 余量 du包含在 D中，冗余量du应在数据进行存储和传 输之前去掉。
2016/3/8
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6、感知冗余
例如：人类的视觉敏感度一般小于图像
的表现力，图像的微小色彩变化、亮度层次的 细腻变化以及轮廓的细微差别不易察觉，这就 是感知冗余。
2016/3/8
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如何进行数据压缩
数据压缩的核心是计算方法。
数据冗余类型和数据压缩算法是对应
的，一般根据不同的的冗余类采用不同的编
码形式。
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0
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十六进制码
0
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●
● ● ●
0
0 0 0
3
3 3 3
0
0 0 0
0
0 0 0
4
5 6 7
●
●
●
●
●
●
●
● ● ●
●
● ● ●
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●
●
●
●
●
F
0 0 0
F
3 3 3
F
0 0 0
E
0 0 0
8
9
●
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● ●
0
0
3
3
0
8
0
0
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11 12 13 14 15 ● ● ● ● ● ● ● ●
●
●
●
●
● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
0
0 1 1 2 C
6
C 8 0 0 0
4
2 3 1 0 0
0
0 0 8 C 7
2016/3/8
字形点阵及代码
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什么是数据压缩？
数据压缩是
按照某种数学方法 对计算机系统中的数据， 去除冗余的 算法
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播音员的播音语速一般为每分钟180字，由于计 算机中用两个字节表示一个汉字，因此，播音员一 分钟阅读的汉字共占用360个字节。为了把播音员的 声音数字化，需要以高出播音员声音频率一倍的频 率进行采样。这就是说，一般播音员的播音频率为 4KHz，采样频率即为8KHz。当采用8bit的采样精度 进行采样时，得到的一秒钟数字音频信号的数据量 为： 8KHz×8bit＝64kb/s 则一分钟的数据量为： 64kb/s×60s/min=3840kb/min 比较一下，播音员一分钟阅读的汉字共占用360 个字节，折合0.36KB，两者的数据量相差一千余倍， 可见数据冗余现象的严重。 2016/3/8 7/90
④实体 ①手段 ②对象 ③目标
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图像的数据量 图像数据量＝图像水平分辨率× 图像垂直分辨率×像素深度／8
假定一幅图像的分辨率为1024× 768，图像深度为24位，则该图像所占 用的空间为：1024×768×24/8=2304KB
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文本的数据量
用于演示的文本，假设屏幕的分辨率为 1024×768，屏幕上的字符为16×16点阵， 每个字符用32个字节表示。则显示一屏字 符所需的存储空间为： (1024/16)×(768/16)×32B=98304B(96KB）
图形等结构，都存在数据冗余，这种结构上的
冗余叫做“结构冗余”。
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5、知识冗余
知识是人类独有的，是认知自然、总结规律
而得到的。人类一旦掌握了知识，凭借经验就可
辨别事物，无须进行全面的比较和辨别。图像的
理解与某些基础知识有关。
例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有 鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上……
2016/3/8 22/90
音频的数据量
每分钟数据量为：
172KB×60S约为10MB/min 按照一音乐曲或歌曲的长度为4min计 算对应的音频数据量约40MB。
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视频的数据量
以电视信号为例，我国采用 PAL 制视频信 号，扫描速度每秒25帧。 每帧信号数据量为 按照一秒钟显示 25 帧画面计算．每秒钟的数据 量为：12MBX25＝30MB。
对数据进行压缩是为了使（
）。
A、解决字符信息的交互问题
B、数据不失真
C、解决可靠性问题
D、减少存储、处理和传输的成本 以上那个是最根本的出发点？
2016/3/8 1/90
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数据压缩的基本概念
什么是数据压 缩？
为什么要进 行数据压缩？ 如何进行数据压缩？
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2、时间冗余
视频信号和动画等有序排列的图像很容易 产生数据冗余现象。在播放有序排列图像时， 相邻画面中同一位置的内容有变化，则这一位 置的内容是“活动”的。而相邻画面中的其余 内容没有变化，画面视觉效果相对静止，这时， 相邻画面无变化的内容构成了时间上的冗余。
2016/3/8
为什么要进行数据压缩
数据压缩的对象是数据。
数据和信息有着不同的概念。数据用来记录和
传送信息，是信息的载体。真正有用的不是数 据本身，而是数据所携带的信息。 数据压缩的目的是：在传送和处理信息时，尽 量减少数据量。
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为什么要进行数据压缩
多媒体技术是所有计算机应用领域中信息量最大的 领域，音频、文本和图像都是动辄几十兆甚至上 百兆字节的大文件，多媒体技术所面临的最大难题 就是海量数据问题，如果不采用数据压缩技术，将 在很大程度上限制多媒体技术的发展，也不可能具 备良好的应用前景。
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3、信息熵冗余
信息熵的定义为：
E p log
i 0 i k 1
pi
2
式中E为信息熵，k为数据类数或码元的个
数，Pi为发生概率。
一般数据量D的值必然大于信息熵E，产生信 息熵冗余。
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4、结构冗余
在数字化图像中，具有规则纹理的表面、 大面积相互重叠的相同图案，规则有序排列的
二、冗余分类
对于多媒体数据来说，有着很大的压缩潜力。
因为，多媒体数据中存在着多种数据冗余。
信息中数据冗余的现象比较普遍，数据冗余的 种类也不尽相同。归纳起来，一般有以下几种。
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二、冗余分类
1.空间冗余 2.时间冗余 3.信息熵冗余 4.结构冗余 5.知识冗余 6.感知冗余 7.其他冗余
1、空间冗余
规则物体的表面具有物理相关性，将其表面 数字化后表现为数据冗余。例如，一面白墙，上 面挂着一幅画，拍成数字照片后，墙面上除了挂 画的地方，其余的地方全部是相同的颜色（白 色）。这就是说，墙面所有象素与相邻颜色信息 完全相同，在统计上是冗余的。冗余的象素数据 可以压缩，甚至相邻颜色极为接近的象素数据也 可以压缩，只要掌握适度就可以保证图像良好的 视觉效果。
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音频的数据量
数字音频的数据量由采样频率、采样精度、 是否是立体声三个因素决定。即: 数字音频的数据量=采样频率×采样精度×声 道数 假定采样频率取44100Hz，采样精度为16bit， 双声道立体声模式。1秒钟所需的数据量 为:44100×16×2=1411200bit,如果转成字节有 1411200/8 =176400字节。 若要传输，则数据量是1411200bit/s；若要 存储，则数据量是176400字节/s，约172KB/s。
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数据冗余
一、冗余的基本概念
冗余是指信息所具有的各种性质中多余的无用空间， 其多余的程度叫做“冗余度”，一般而言，图像和语音 的数据冗余度很大。 下式表示了信息量、数据量和冗余量之间的关系： I=D-du 式中I代表信息量，D表示数据量，du是冗余量，冗 余量 du包含在 D中，冗余量du应在数据进行存储和传 输之前去掉。
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6、感知冗余
例如：人类的视觉敏感度一般小于图像
的表现力，图像的微小色彩变化、亮度层次的 细腻变化以及轮廓的细微差别不易察觉，这就 是感知冗余。
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如何进行数据压缩
数据压缩的核心是计算方法。
数据冗余类型和数据压缩算法是对应
的，一般根据不同的的冗余类采用不同的编
码形式。
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3
4
5
6
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8
9
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13
14
15
十六进制码
0
1 2 3
●
● ● ●
●
● ● ●
0
0 0 0
3
3 3 3
0
0 0 0
0
0 0 0
4
5 6 7
●
●
●
●
●
●
●
● ● ●
●
● ● ●
●
●
●
●
●
●
●
F
0 0 0
F
3 3 3
F
0 0 0
E
0 0 0
8
9
●
●
●
● ●
0
0
3
3
0
8
0
0
10
11 12 13 14 15 ● ● ● ● ● ● ● ●
●
●
●
●
● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
0
0 1 1 2 C
6
C 8 0 0 0
4
2 3 1 0 0
0
0 0 8 C 7
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字形点阵及代码
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什么是数据压缩？
数据压缩是
按照某种数学方法 对计算机系统中的数据， 去除冗余的 算法
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播音员的播音语速一般为每分钟180字，由于计 算机中用两个字节表示一个汉字，因此，播音员一 分钟阅读的汉字共占用360个字节。为了把播音员的 声音数字化，需要以高出播音员声音频率一倍的频 率进行采样。这就是说，一般播音员的播音频率为 4KHz，采样频率即为8KHz。当采用8bit的采样精度 进行采样时，得到的一秒钟数字音频信号的数据量 为： 8KHz×8bit＝64kb/s 则一分钟的数据量为： 64kb/s×60s/min=3840kb/min 比较一下，播音员一分钟阅读的汉字共占用360 个字节，折合0.36KB，两者的数据量相差一千余倍， 可见数据冗余现象的严重。 2016/3/8 7/90
④实体 ①手段 ②对象 ③目标
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图像的数据量 图像数据量＝图像水平分辨率× 图像垂直分辨率×像素深度／8
假定一幅图像的分辨率为1024× 768，图像深度为24位，则该图像所占 用的空间为：1024×768×24/8=2304KB
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文本的数据量
用于演示的文本，假设屏幕的分辨率为 1024×768，屏幕上的字符为16×16点阵， 每个字符用32个字节表示。则显示一屏字 符所需的存储空间为： (1024/16)×(768/16)×32B=98304B(96KB）
图形等结构，都存在数据冗余，这种结构上的
冗余叫做“结构冗余”。
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5、知识冗余
知识是人类独有的，是认知自然、总结规律
而得到的。人类一旦掌握了知识，凭借经验就可
辨别事物，无须进行全面的比较和辨别。图像的
理解与某些基础知识有关。
例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有 鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上……
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音频的数据量
每分钟数据量为：
172KB×60S约为10MB/min 按照一音乐曲或歌曲的长度为4min计 算对应的音频数据量约40MB。
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视频的数据量
以电视信号为例，我国采用 PAL 制视频信 号，扫描速度每秒25帧。 每帧信号数据量为 按照一秒钟显示 25 帧画面计算．每秒钟的数据 量为：12MBX25＝30MB。
对数据进行压缩是为了使（
）。
A、解决字符信息的交互问题
B、数据不失真
C、解决可靠性问题
D、减少存储、处理和传输的成本 以上那个是最根本的出发点？
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数据压缩的基本概念
什么是数据压 缩？
为什么要进 行数据压缩？ 如何进行数据压缩？
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2、时间冗余
视频信号和动画等有序排列的图像很容易 产生数据冗余现象。在播放有序排列图像时， 相邻画面中同一位置的内容有变化，则这一位 置的内容是“活动”的。而相邻画面中的其余 内容没有变化，画面视觉效果相对静止，这时， 相邻画面无变化的内容构成了时间上的冗余。
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为什么要进行数据压缩
数据压缩的对象是数据。
数据和信息有着不同的概念。数据用来记录和
传送信息，是信息的载体。真正有用的不是数 据本身，而是数据所携带的信息。 数据压缩的目的是：在传送和处理信息时，尽 量减少数据量。
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为什么要进行数据压缩
多媒体技术是所有计算机应用领域中信息量最大的 领域，音频、文本和图像都是动辄几十兆甚至上 百兆字节的大文件，多媒体技术所面临的最大难题 就是海量数据问题，如果不采用数据压缩技术，将 在很大程度上限制多媒体技术的发展，也不可能具 备良好的应用前景。
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3、信息熵冗余
信息熵的定义为：
E p log
i 0 i k 1
pi
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式中E为信息熵，k为数据类数或码元的个
数，Pi为发生概率。
一般数据量D的值必然大于信息熵E，产生信 息熵冗余。
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4、结构冗余
在数字化图像中，具有规则纹理的表面、 大面积相互重叠的相同图案，规则有序排列的
二、冗余分类
对于多媒体数据来说，有着很大的压缩潜力。
因为，多媒体数据中存在着多种数据冗余。
信息中数据冗余的现象比较普遍，数据冗余的 种类也不尽相同。归纳起来，一般有以下几种。
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二、冗余分类
1.空间冗余 2.时间冗余 3.信息熵冗余 4.结构冗余 5.知识冗余 6.感知冗余 7.其他冗余