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第6章 多媒体数据压缩(改)

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计算机一级第六章习题

计算机一级第六章习题

第6章医学多媒体技术应用基础一、单选题1.多媒体的是指参与的各方(不论是发送方还是接收方)都可以对媒体信息进行编辑、控制和传递。

A.非线性B.交互性C.集成性D.数字化2.下列不是衡量数据压缩技术好坏的重要指标的是。

A.压缩比要大B.压缩文件要小C.压缩算法要简单D.恢复效果要好3.多媒体计算机技术中的“多媒体”可认为是。

A.磁带、磁盘、光盘等实体B.文字、图形、图像、声音、动画、视频等载体C.多媒体计算机、手机等设备D.互联网4.要把一台普通的计算机变成多媒体计算机要解决的关键技术是。

A.视频音频信号的获取B.多媒体数据压缩编码和解码技术C.视频音频数据的实时处理和特技D.视频音频数据的输出技术5.媒体中的指的是为了传送感觉媒体而人为研究出来的媒体。

A.感觉媒体B.表示媒体C.显示媒体D.存储媒体6.下列叙述中，错误的是。

A.媒体是指信息表示和传播的载体，它向人们传递各种信息B.多媒体计算机系统就是有声卡的计算机系统C.多媒体技术是指用计算机技术把多媒体综合一体化，并进行加工处理的技术D.多媒体技术要求各种媒体都必须数字化7.下面说法是不正确的。

A.电子出版物存储量大，一张光盘可以存储几百本书B.电子出版物可以集成文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体信息C.电子出版物检索快D.电子出版物不能长期保存8.医科学生通过教学软件，借助于跟踪球和感觉手套了解人体内部的器官结构，节省了很多费用并且效果很好，这是技术引用到了医学中。

A.人工智能B.虚拟现实C.数据流D.超媒体9.以下哪一项不是信息技术的发展趋势。

A.多元化B.无纸化C.网络化D.智能化10.下列不属于多媒体开发的基本软件的是。

A.画图和绘图软件B.音频编辑软件C.图像编辑软件D.项目管理软件11.MPEG卡也称为。

A.视频采集卡B.视频叠加卡 卡D.视频播放卡12.DSP芯片是。

A.固定功能的芯片B.可编程的数字信号处理器芯片C.非固定功能的芯片D.以上都正确13.以下选项中不是虚拟现实的基本特征有。

第六章-多媒体技术基础习题

第六章-多媒体技术基础习题

第六章-多媒体技术基础习题第六章多媒体技术基础一、是非题.1. 多媒体技术的集成性是指构成多媒体应用系统的硬件设备由多种产品集成而来。

A. 对B. 错2. 多媒体数据压缩和解压缩技术一直是多媒体技术中必须解决的关键技术。

A. 对B. 错3. MIDI文件保存的是MIDI设备演奏的乐曲波形数据。

A. 对B. 错4. 基于内容的检索技术研究是多媒体技术研究的重要领域。

A. 对B. 错5. 声音由频率和振幅两个基本参数决定，频率越高声音越响亮。

A. 对B. 错1．B 2．A 3．B 4．A 5．B6. 数字音频的特点是动态范围大，便于编辑和特效处理,但抗干扰能力差。

A. 对B. 错7. 语音的频率范围主要集中在100Hz～10kHz 范围内。

A. 对B. 错8. MP3数据压缩比可以达到20:1以上。

A. 对B. 错9. 模拟信号数字化时，采样频率超过信号本身频率的两倍以上即可。

A. 对B. 错10. 音频特效常常通过对音频波形的功率强度、时间上的延时、左右声道的混叠平衡等进行调整，达到特殊音响效果。

A. 对B. 错6．B 7．A 8．B 9．A 10．A11. 音频、视频的数字化过程中，量化过程实质上是一个有损压缩编码过程，必然带来信息的损失。

A. 对B. 错12. CMYK颜色模型是通过4种基本颜色按不同比例混合来表示各种颜色。

A. 对B. 错13. 用Photoshop编辑图片时，避免色彩损失的最佳方法是用Lab模式编辑图像，再转换成CMYK 模式打印。

A. 对B. 错14. Flash由于使用了矢量方式保存动画文件，并采用了流式技术，特别适合于网络动画制作。

A. 对B. 错15. 视频是一种动态图像，动画也是由动态图像构成，二者并无本质的区别。

A. 对B. 错11.A 12. B 13. A 14. A 15。

B二、单选题1. 其表现形式为各种编码方式，如文本编码、图像编码、音频编码等的媒体是______。

冀教版七年级全册信息技术6.多媒体与多媒体技术教案

冀教版七年级全册信息技术6.多媒体与多媒体技术教案
1. 多媒体技术的特点：集成性、交互性、数字化和动态性。
2. 多媒体技术的发展：从简单到复杂，从单一到集成。
3. 多媒体技术的应用：教育、娱乐、医疗、商业等领域。
4. 数据压缩技术的作用：减少数据量，节省存储空间和传输时间，提高信息处理和传输的效率。
5. 多媒体应用系统的设计与开发过程：需求分析、系统设计、系统开发、系统测试和系统维护。
（二）存在主要问题
1. 教学管理：课堂纪律管理需要加强，确保学生能够专注于学习。
2. 教学方法：部分学生反映知识点讲解过于理论化，需要增加实际案例和应用场景。
3. 教学评价：评价方式需要更加多元化，除了考试成绩，还可以考虑学生的实践能力和创新能力。
（三）改进措施
1. 加强课堂纪律管理：制定明确的课堂规则，及时纠正学生的不良行为。
三、重点难点及解决办法
1. 重点：
（1）多媒体技术的概念和特点。
（2）多媒体数据压缩技术的重要性。
（3）多媒体应用系统的设计与开发过程。
2. 难点：
（1）多媒体数据压缩技术的原理。
（2）多媒体应用系统的实际开发。
解决办法：
1. 针对多媒体技术的概念和特点，通过实例讲解和互动讨论，帮助学生理解和掌握多媒体技术的概念和特点。
九．课后作业
1. 请简述多媒体技术的特点。
答案：多媒体技术具有集成性、交互性、数字化和动态性等特点。集成性是指多媒体技术可以将多种信息类型（如文本、图像、音频、视频等）集成在一起；交互性是指用户可以通过多媒体技术进行人机交互；数字化是指多媒体技术处理的信息都是数字化的；动态性是指多媒体技术能够展示动态的图像和视频。
3. 数据压缩技术的作用：减少数据量，节省存储空间和传输时间，提高信息处理和传输的效率。

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。

7.多媒体技术文件压缩、文件格式,存储量的计算知识点

7.多媒体技术文件压缩、文件格式,存储量的计算知识点

七、多媒体技术文件压缩、文件格式，存储量的计算知识点1、多媒体技术的三个显著的特征：集成性：（指文字、图形、图像、声音、动画、视频等各种媒体的整合与综合运用，如多媒体课件、网页、多媒体电子地图等）交互性：（指人机交互功能，人可以积极参与其中的所有活动，如人机下棋，数字电视选择点播节目等）实时性：（指声音及活动的视频图像是强实时的，如电视或网上现场直播奥运会，汽车GPS电子导航系统等）2.多媒体作品的规划和设计3.．多媒体的创作工具（1）以页为基础的创作工具（ToolBook、PowerPoint）；（2）以图标和流程图为基础的创作工具（Authorware、IconAuthor）；（3）以时间为基础的创作工具（Director、Flash）；（4）以程序语言为基础的创作工具（Visual Basic、Visual\ C++、Java）。

4、多媒体技术的应用：(1) 生活中的多媒体：MP3音乐、影视动画、数字电视（优点：图像质量高、节目容量大、伴音质量好）等。

[普通模拟电视显示屏幕长宽比为4：3；数字电视屏幕的长宽比为16：9] (2) 多媒体技术的现状：音频技术（声控玩具、语音拔号功能的手机等）视频技术（大众化的数字视频产品如VCD、DVD、可视电话、视频会议等）网络传输技术（使可视电话、观看网络电视、电影等成为可能）5、压缩技术（1）压缩目的：为了使数据量更小，以便存储和传输。

（2）压缩原理：首先数据本身存在冗余；其次是在许多情况许媒体本身允少量失真。

（3）数据冗余分为：空间冗余、视觉冗余、结构冗余、时间冗余。

空间冗余：对应的对象是静态图像，例如：图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜色，空间冗余产生。

时间冗余: 对应的对象是序列图像，例如：房间里的两个人在聊天，在这个聊天的过程中，背景（房间和家具）一直是相同的，同时也没有移动，而且是同样的两个人在聊天，只有动作和位置的变化。

结构冗余：图像中重复出现或相近的纹理结构。

第6讲-多媒体数据压缩编码方法

第6讲-多媒体数据压缩编码方法

0
1
A 0
0 1 C
1 0 D 1 E
B
这幅图像的熵为: H（S）=(15/39) log2(39/15) + (7/39)log2(39/7) + (7/39)log2(39/7) + (6/39)log2(39/6) +(5/39)log2(39/5) = 2.1859 这说明每个符号可用2.1859位表示，39个象素需用85.25位。 编码中以N表示编码器输出码字的平均码长，用熵值衡量是 否最佳编码，即：当N>>H（S）有冗余，不是最佳；N< H(S)，不 可能；N≈H（S）（N稍大于H（S）），是最佳编码。
S=（A，B，C，D，E） 符号 出现的次数(Pi) A 15(0.3846) B 7(0.1795) C 6(0.1538) D 6(0.1538) E 5(0.1282)
log2(1/pi) 1.38 2.48 2.70 2.70 2.96
分配的代码 需要位数 0 15 100 21 101 18 110 18 111 15
• 离散信源
S1, S2 , ..., Sn X p(S ), p(S ), ..., p(S ), 2 n 1
p ( Si ) 1
i 1
n
• 图像的信息熵
H ( X ) p( Si ) I ( Si ) p( Si ) log 2 p( Si ) 1
第6讲 多媒体数据压缩 和信息编码
内 容 提 要
多媒体数据压缩基本特征和方法
图像统计特性
无损数据压缩编码方法 有损数据压缩编码方法
多媒体数据压缩基本特征和方法
1.数据压缩的处理过程：
编码过程：对原始数据进行压缩，便于存储和传输。 解码过程：对压缩数据进行解压，恢复成可用数据。

计算机多媒体技术课程教学大纲

《计算机多媒体技术》课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：计算机应用技术适用层次：高起专适用教育形式：成人教育考核形式：考试所属学院：计算机学院先修课程：计算机文化基础、计算机应用（提高）一、课程简介《计算机多媒体技术》是计算机学科的一门专业课程，本课程主要介绍多媒体技术基础知识、多媒体个人计算机的基本设备和扩展设备、多媒体制作中的美术问题、多媒体数据描述、多媒体压缩技术、图像处理技术、动画与视频制作技术、数字音频处理技术、多媒体平台设计技术等。

通过本课程的学习，要求考生能够熟悉多媒体技术的理论，掌握多媒体制作技术，进而能独立进行多媒体产品的设计和开发。

学习本课程能够加深信息数字化处理的理解，方便学习者快速掌握各类多媒体编辑工具的使用。

二、课程学习目标本课程的学习目标是了解多媒体技术的发展过程，建立多媒体技术的基本理念，掌握多媒体对象的制作技能，如动画、图像、音频等的创作与制作技巧，掌握多媒体平台的设计技巧。

三、课程主要内容和基本要求本课程以多媒体数据为中心内容，分别介绍了什么是多媒体，什么是多媒体计算机，多媒体计算机的组成部件等基本概念。

由针对多媒体信息在计算机里的表示、存储进行了阐述。

最后分别针对图形图像类数据、视频动画类数据、音频类数据以及综合类多媒体数据的软件编辑、制作进行了介绍。

课程主要内容大致可以分为以下几个模块：模块一：多媒体及多媒体计算机具体包括什么是多媒体，什么是多媒体技术，多媒体技术的应用领域，多媒体产品的制作过程，多媒体计算机的基本结构、主要特征、硬件标准，常用多媒体计算机的外设介绍，如视频卡、扫描仪、数码照相机、打印机、投影机等。

模块二：美学基础具体包括什么是美学，美学的作用，美学的表现手段，平面构图的规则及应用，色彩构成的相关概念，色彩的搭配和象征意义，图像美学，动画美学，声音美学。

模块三：多媒体数据的表示及存储具体包括静态图像文件介绍，动态图像文件介绍，声音文件介绍，数据压缩的基本原理及常用压缩算法介绍。

多媒体数据编码与压缩

• 第三代编码技术更侧重媒体数据的检索和利用 效率，将内容描述等方面也参加到编码体系之 中。
压缩的原理
• 以一定的质量损失为容限，按照某种方 法从给定的信源中推出简化的数据描述， 即减少原始信 余的描述。
多媒体数据存在的冗余
种类
统计特性
空间冗余 时间冗余
时间冗余。
MPEG三种类型图像
• 帧内图〔intra picture，I帧〕 • 预测图〔predicted picture，P帧〕 • 双向预测图〔bidirectional picture，B帧〕
MPEG-2标准
• ISO/IEC 13813 信息技术 电视图像和伴音信息 的通用编码
• 特点： • MPEG-1定位在VHS质量，MPEG-2的目的是
压缩的评价指标
• 压缩比 • 算法复杂性〔速度〕 • 恢复效果
• 根据应用加以取舍。
常用的数据压缩技术
• 预测编码。利用多媒体数据的时空冗余，用过去和现在出现 的数据来预测未来的数据，记录真实值与预测值的差。
• 统计编码。以信息熵原理为根底，用较少的比特〔码长〕表 示概率大的码字，用较多的比特〔码长〕表示概率小的码字。
DPCM原理
• 预测下一个样值，并量化实际值和预测值的差。 解码过程使用同样的预测器，并将预测值和所 存储的量化误差相加，产生近似的原始数据。
• 预测器 • 线性预测与非线性预测 • 最正确预测与准最正确预测 • 量化器 • 线性量化与非线性量化
ADPCM自适应脉冲编码调制
• 自适应预测：在编码时将信源数据分区 间编码，对每个区间自动选择一组使均 方误差最小的预测参数。
3.3静态图像压缩
静态图像压缩标准
• 在静态图像压缩方面，存在多个国际标 准：

第6章多媒体软件系统


6.2.2 功能
Windows操作系统的多媒体 Windows操作系统的多媒体
目前， Apple公司 推出的应用于Macintosh 机上的Quick Time和 公司推出的应用于 Macintosh机上的 目前 ， Apple 公司 推出的应用于 Macintosh 机上的 Quick Time 和 WME（ Extension） Microsoft 公 司 的 WME（Windows with Multimedia Extension） 是最流行的两种具有多媒体功能的操作系统。主要介绍WME WME的有 是最流行的两种具有多媒体功能的操作系统 。 主要介绍 WME 的有 关多媒体功能。 关多媒体功能。 MS-Windows的多媒体扩展 Windows加上多媒体扩展构成 的多媒体扩展。 加上多媒体扩展构成。 （ 1 ） MS-Windows 的多媒体扩展 。 Windows 加上多媒体扩展构成 。 Windows多媒体扩展由以下三个扩充模块组成 多媒体扩展由以下三个扩充模块组成： Windows多媒体扩展由以下三个扩充模块组成： MMSYSTEM库 它提供媒体控制接口（MCI） ① MMSYSTEM 库 ：它提供媒体控制接口 （MCI） 服务和低级多媒体 支持函数（即低层API API） 多媒体应用程序可以直接调用低层API 支持函数（即低层API），多媒体应用程序可以直接调用低层API 中的函数，也可以通过高层MCI服务调用MCI MCI服务调用MCI设备驱动程序以完成 中的函数，也可以通过高层MCI服务调用MCI设备驱动程序以完成 多媒体处理。 多媒体处理。 多媒体设备驱动程序：它实现MMSYSTEM MMSYSTEM库中低级函数和多媒体 ② 多媒体设备驱动程序：它实现MMSYSTEM库中低级函数和多媒体 设备之间的通讯。 设备之间的通讯。 MCI设备驱动程序 它提供多媒体设备的高层支持。 设备驱动程序： ③ MCI设备驱动程序：它提供多媒体设备的高层支持。

多媒体技术教程(第四版)课后习题答案

多媒体技术教程(第四版)课后习题答案第1章绪论1．多媒体信息系统和多媒体计算机有什么不同？在概念上应如何看待两者之间的关系？多媒体信息系统是新一代高度集成的、功能强大的、智能化的计算机信息系统，它是提供多媒体信息、辅助人们对环境进行控制和决策的系统，是基于计算机、通信网络等现代化的工具和手段，服务于管理领域的信息处理系统。

而多媒体计算机指的是硬件设施，多媒体计算机是多媒体信息系统得以应用的平台。

2．试归纳叙述多媒体关键特性以及这些特性之间的关系。

多媒体的关键特性主要包括信息载体的多样性、交互性和集成性这三个方面，这既是多媒体的主要特征，也是在多媒体研究中必须解决的主要问题。

信息载体的多样性是相对于计算机而言的，指的就是信息媒体的多样化，有人称之为信息多维化；多媒体的第二个关键特性是交互性，多媒体系统将向用户提供交互式使用、加工和控制信息的手段，为应用开辟更加广阔的领域，也为用户提供更加自然的信息存取手段；多媒体的集成性主要表现在两个方面，一是多媒体信息媒体的集成，二是处理这些媒体的设备与设施的集成。

信息载体的多样性是集成性的基础，没有多种信息媒体，也就无法进行多媒体信息的集成化处理；而处理多媒体的设备与设施的集成性是实现交互性的前提，没有系统、网络、软硬件设施的集成，就无法为用户交互式使用、加工和控制信息提供平台。

3．为什么说多媒体缩短了人类信息交流的路径？人类与计算机进行信息交流的目的是什么？与以往的方法相比，计算机在数据处理方面有了很大的改善。

计算机所提供的功能强大的数据组织和构造技术，如传统数据结构中的数组、向量、队列、堆栈、树和堆等，为动态地加工和处理数据提供了基础。

高效的算法和高速的网络通信，大大地加强了用文字和数据表示概念的能力并加速了它的传递过程。

但人类并不是仅仅依赖文本这一类单一的数据形式来传递所有的信息和接受概念的，图像、声音等多媒体信息都是人类获取和传递信息极为重要的渠道。

图像的信息量最大，一幅画胜过千言万语，最直观、最能一目了然。

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思考：
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（ ）。 (A) 空间冗余 (B）时间冗余 (C) 信息熵冗余 (D) 视 觉冗余
16
下列哪一种说法是正确的： A. 信息量等于数据量与冗余量之和 B. 信息量等于信息熵与数据量之差 C. 信息量等于数据量与冗余量之差 D. 信息量等于信息熵与冗余量之和
（3）对上部分子序列编码为“0”，相当于左子树，对下部分子序列编
码为“1”，相当于右子树。 （4）重复上述步骤，直到每个子序列只包含一个符号为止。
30
举例：有信源字符序列S为： aaabbceeehddabafffbdddgghhabccedabdgghha 其长度为40个字符，由a、b、c、d、e、f、g、h共 8种字符构成。假设在编码之前，每种字符出现的概 率已由某种模型统计出来，用<字符>-<出现次数>来 表示，具体值分别为： a-8，b-6，c-3，d-7，e-4，f-3，g-4，h-5
结构冗余
--在有些图像的纹理区，图像 的像素值存在着明显的分布模式，例 如，方格状的地板图案等。我们称此 为结构冗余。 --已知分布模式，可以通过某 一过程生成图像。
知识冗余
--有些图像的理解与某些知识有相当 大的相关性。例如，人脸的图像有固定的 结构。这类规律性的结构可由先验知识和 背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗 余。
视觉系统对图像的亮度和色彩度的敏感性相差很大； 随着亮度的增加，视觉系统对量化误差的敏感度降低；
人眼的视觉系统在图像的边缘和非边缘区域分开来处理；
人类的视觉系统总是把视网膜上的图像分解成若干个空间 有向的频率通道后再进一步处理。
图像区域的相同性冗余
--它是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相 同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似 性冗余。
M=D-∆d 其中M表示实际媒体信息，D表示数字化后的采 样数据，∆d表示数据冗余量。
数据压缩就是从采样数据中去除冗余，即保留原始信 息中变化的、特征性信息，去除重复的、确定的或可推知 的信息，在实现更接近实际媒体信息描述的前提下，尽可 能的减少描述用的信息量。
3
6.1.2 多媒体数据的冗余
随着计算机技术的高度发展以及通信、计算机和大众传媒三大技 术的相互融合，计算机已经不再局限于数值计算、文字处理的范 畴，而成为处理图形、图像、视频、音频等多种信息的工具。但 数字化后的声音、图像、视频和音频等多媒体数据是非常庞大的。 例如： 一页在A4（216mm×300mm）纸上的照片，以300dpi（12像素 /mm）采样，每个像素用24位真彩色信号表示，其数据量约为 27MB/页，650MB的CD-ROM只可放24页； 双声道立体声光盘，采样率是44.1kHz，采样精度16位，一秒钟数 据量是44.1×16×2/8=172KB/s，一张CD只能存放约1小时的声音。
25
每种字符的信息熵就是该字符编码所用的理 想位数（二进制）。整条信息的熵就是表达整个 字符串需要的位数（这里用字符出现的次数代替 概率）： H(X)=-∑Pi×log2(Pi) =H(a)×3+H(b)×4+H(c)×2+H(d)×1 =18.465(bit)
若用ASCII编码， 需要多少bit？
时间冗余
--这是序列图像（电视图像、运动图像）表示中经常包 含的冗余。
--序列图像一般为位于一时间轴区间内的一组连续画面， 其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动 物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧 的数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了 相邻时刻的同一场景画面，所以称为时间冗余。
31
解：首先将信源符号按概率递减顺序排列，形成图（a）所示
结果，然后，再把符号序列分成上下两部分，使上下两部分的 概率和相等或接近相等，形成图（b）所示结果。其中上部分符 号序列概率和为21，编码为0；下部分为19，编码为1。
--根据已有的知识，对某些图像中所 包含的物体，我们可以构造其基本模型， 并创建对应各种特征的图像库，进而图像 的存储只需要保存一些特征参数，从而可 以大大减少数据量。知识冗余是模型编码 主要利用的特性。
视觉冗余
--事实表明，人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀 和非线性的。然而，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉 系统是线性和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待， 从而产生了比理想编码（即把视觉敏感和不敏感的部分区分开 来编码）更多的数据，这就是视觉冗余。 --通过大量实验，发现以下视觉的非均匀特 征。
0 1 N 1
信息熵冗余
图 26个英文字母相对频率
空间冗余
--同一景物表面上各采样点的 颜色之间往往存在着空间连贯性，但 是基于离散像素采样来表示物体颜色 的方式通常没有利用景物表面颜色的 这种空间连贯性，从而产生了空间冗 余。 --可以通过改变物体表面颜色 的像素存储方式来利用空间连贯性， 达到减少数据量的目的。
18
6.1.3 数据压缩技术的发展过程（续）
数据压缩标准逐渐形成，有损压缩算法快速出现。 1986年开始制定静态图像压缩标准， 1994 年后成为 国际标准，称为JPEG标准。 ITU制定的电视会议系列标准（H.261、H.262、 H.263 、H.264等）以及由ISO制定的视频系列标准（MPEG1、MPEG-2、MPEG-4）中，均采用了有损压缩原理作为其核 心压缩算法。其中的MPEG-4标准（相当于ITU的H.263和 H.263+标准）是为了适应网络视频的需求特点而制定的， 具有更高的压缩比、支持并发数据流编码、基于内容的交 互操作、增强的时间域随机存取、容错、基于内容的尺度 可变性等新特性。
越大，其表达的信息量就越多，冗余量就越少。
23
信息熵
信息熵用来度量信息量的大小。对于单个事件（如字
符）来说，其信息熵定义为： H（i）= - log2(Pi)（bit) （1） 公式（1）表示发生概率为Pi的事件i所具有的信息熵为 H(i)，单位为bit（比特）。
24
对于一个消息队列（如字符串）的信息熵定义为： H(X) = -∑Pi×log2(Pi)= ∑Pi×H(i) （2） 其中，Pi表示某一事件i发生的概率。 例如：有一字符串“babbdcaacb”包含a、b、c、d四种字符， 其长度为10，字符a、b、c、d分别出现了3、4、2、1次，则a、 b、c、d在信息中出现的概率分别为0.3、0.4、0.2、0.1，它 们的熵分别为： H(a)=-log2(0.3)≈1.737（bit） H(b)=-log2(0.4)≈1.322（bit） H(c)=-log2(0.2)≈2.322（bit） H(d)=-log2(0.1)≈3.322（bit）
28
29
6.2.2 无损压缩编码
1、Shannon-Fano编码 简称为S-F编码，是一种变长编码，其基本思想是按信 源符号出现的概率大小进行排序，出现概率大的分配短码， 反之则分配长码。具体编码过程如下：
（1）信源符号按概率递减顺序排列。 （2）把符号序列分成上下两部分，使上下两部分的概率和相等或接近 相等。
20
4、按照算法思想
分为信息熵编码、预测编码、变换编码、混合编码以及其 他编码等五种，每种类型包含了一些具体算法，如下图。
21
6.1.5 数据压缩的主要指标
衡量不同压缩方法优劣的技术指标是相同的，主要包括 以下几个方面。 1）压缩比：指压缩前后的数据量之比，它反映了施加某 压缩算法之后，数据量减少的比例； 2）恢复效果：指经解压缩算法对压缩数据进行处理后所 得到的数据与其表示的原信息的相似程度； 3）算法简单、速度快：主要指实现算法的复杂度。
5
6.1.2 多媒体数据的冗余
一般而言，多媒体数据中存在的数据冗余情况主要 有以下几种(P107)： •信息熵冗余 •空间冗余 •时间冗余 •结构冗余 •知识冗余 •视觉冗余 •听觉冗余 •纹理的统计冗余
6
信息熵冗余
信息熵定义为一组数据所表示的信息量，即
E pi log2 pi
i 0 N 1
式中，E为信息熵，N为数据的种类(或称码元)个数， Pi为第i个码元出现的概率。 一组数据的数据量显然等于各记录码元的二进制位数 (即编码长度)与该码元出现的概率乘积之和，即
D pi bi
i 0 N 1
式中，D为数据量，为第i个码元的二进制位数。 一般取 b b b (如ASCII编码把所有码元都编码为7 比特)，这样得到的D必然大于E。这种因码元编码长度 的不经济带来的冗余称为信息熵冗余或编码冗余。
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6.1.4 数据压缩的分类
1、按照压缩内容
分为音频数据压缩、静态图像数据压缩、视频数据压 缩和其他数据文件压缩等四种类型。 2、按照压缩方式 分为对称压缩和非对称压缩两种类型。 3、按照压缩效果 分为有损压缩与无损压缩两种类型。普通数据文件， 一般采用无损压缩，对于冗余度较小的图像，需要采用 有损压缩。
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2、编码
编码实质上是对要处理的源数据或源文件按一定的规 则进行变换（映射），力图用尽可能少的符号代码来表示 较多、较长的源符号信息。编码方法中的码字（代码）有 固定长度和可变长度两种。
3、压缩模型
模型是规则和数据的集合，即：压缩算法=模型+编码
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4、压缩、还原
压缩是指设法去掉部分或全部冗余，从而减少 文件或数据所占的存储空间； 还原（解压缩）则是指利用相反的算法使文件 或数据恢复原状。
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6.1.2 多媒体数据的冗余
对于如此巨大的多媒体数据，如果不经过压缩，不 仅超出了计算机的存储和处理能力，而且在现在的通信 信道的传输速率下，是无法完成大量多媒体信息的传输 的，多媒体数据的高速传输和储藏所需要的巨大容量已 经成为多媒体数据通信技术的最大障碍。因此，为了存 储、处理和传输这些数据，必须进行压缩。