第六章多媒体数据压缩编码技术第一节

多媒体技术第二讲多媒体数据压缩技术（第1—2节）课堂笔记及练习题主题：第二讲多媒体数据压缩技术（第1—2节）学习时间： 4月4日--4月10日内容：第二讲多媒体数据压缩技术第一节多媒体数据和信息转换一、多媒体间的信息转换为了便于交流信息，需要对不同的媒体信息进行转换。

下表是部分媒体之间说明：＊易＊＊较困难＊＊＊很困难二、多媒体数据文件格式多媒体文件的格式很多，下表介绍常用文件格式的特点和应用场合。

三、多媒体数据的信息冗余多媒体计算机系统主要采用数字化方式，对声音、文字、图形、图像、视频等媒体进行处理。

数字化处理的主要问题是巨大的数据量。

一般来说，多媒体数据中存在以下种类的数据冗余：1）空间冗余：一些相关性的成像结构在数字化图像中就表现为空间冗余。

2）时间冗余：两幅相邻的图像之间有较大的相关性，这反映为时间冗余。

3）信息熵冗余（编码冗余）：信息熵是指一组数据所携带的信息量。

如果图像中平均每个像素使用的比特数大于该图像的信息熵，则图像中存在冗余，这种冗余称为信息熵冗余。

4）结构冗余：有些图像从大域上看存在着非常强的纹理结构，例如布纹图像和草席图像，我们说它们在结构上存在冗余。

5）知识冗余：有许多图像的理解与某些基础知识有较大的相关性。

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。

6）视觉冗余：人类视觉系统对于图像场的任何变化，并不是都能感知的。

这类冗余我们称为视觉冗余。

7）其他冗余：例如由图像的空间非定常特性所带来的冗余。

以上所讲的是多媒体数据的信息冗余。

设法去掉信号数据中的冗余，就是数据压缩。

第二节常用的数据压缩技术一、数据压缩编码方法1）根据解码后数据与原始数据是否完全一致来进行分类：① 可逆编码(无失真编码)，如Huffman编码、算术编码、行程长度编码等。

② 不可逆编码(有失真编码)，常用的有变换编码和预测编码。

2）根据压缩的原理进行划分：① 预测编码：它是利用空间中相邻数据的相关性，利用过去和现在出现过的点的数据情况来预测未来点的数据。

《多媒体技术基础及应用》模拟试卷和答案一、单项选择题 1．多媒体技术未来发展的方向是( )。

（1）高分辨率，提高显示质量。

（2）高速度化，缩短处理时间。

（3）简单化，便于操作。

（4）智能化，提高信息识别能力。

A（1）（2）（3） B（1）（2）（4） C（1）（3）（4） D 全部2．数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是( )。

A 数字编码器B 数字解码器C 模拟到数字的转换器(A/D转换器)D 数字到模拟的转换器(A/D转换器)3. 30分钟双声道、16位采样位数、22.05kHz采样频率声音的不压缩的数据量？( )（A）1.26MB （B）2.52MB （C）3.52MB （D）25.20MB4. 20秒钟NTSC制640×480分辨率24位真彩色数字视频的不压缩的数据量是多少？( )（A）527.34MB （B）52.73MB （C）500.20MB （D）17.58MB5.全电视信号主要由( )组成。

A．图象信号、同步信号、消隐信号。

B．图象信号、亮度信号、色度信号。

C．图象信号、复合同步信号、复合色度信号。

D．图象信号、复合同步信号、复合消隐信号。

6.下列哪种论述是正确的( )。

A.音频卡的分类主要是根据采样的频率来分,频率越高,音质越好。

B.音频卡的分类主要是根据采样信息的压缩比来分,压缩比越大,音质越好。

C.音频卡的分类主要是根据采样量化的位数来分,位数越高,音质越好。

D.音频卡的分类主要是根据接口功能来分,接口功能越多,音质越好。

7.下列哪种说法不正确( )。

A.预测编码是一种只能针对空间冗余进行压缩的方法。

B.预测编码是根据某一模型进行的。

C.预测编码需将预测的误差进行存储或传输。

D.预测编码中典型的压缩方法有DPCM、ADPCM。

8．下面哪些是MPC对图形、图象处理能力的基本要求（）。

（1）可产生丰富形象逼真的图形。

（2）实现三维动画。

（3）可以逼真、生动地显示彩色静止图象。

多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理多媒体信息编码技术是计算机科学和通信领域的重要研究方向，它涵盖了音频、视频、图像等多种形式的媒体数据的压缩、传输和解码等处理过程。

本篇文章将为读者介绍多媒体信息编码技术的使用教程和算法原理，旨在帮助读者了解多媒体编码的基本概念、常用算法和实际应用。

一、多媒体信息编码技术概述多媒体信息编码技术是将多媒体数据转化为数字信号的过程，以便于存储、传输和处理。

它的目标是在保证一定的质量下，尽量减小数据量，提高传输效率。

多媒体信息编码技术主要包括两个方面：压缩和解压缩。

压缩是将原始多媒体数据经过编码处理，将多媒体信号的冗余信息消去或者降低，从而减小数据量。

解压缩则是将压缩过的多媒体数据恢复成原始数据，以便于播放或处理。

压缩技术按照思想方法可以分为两大类：无损压缩和有损压缩。

无损压缩是指压缩过程中不损失任何原始数据，通过减少数据的冗余性来达到压缩的目的。

常用的无损压缩算法有哈夫曼编码、算术编码等。

有损压缩则是在压缩过程中会有一定的信息损失。

通过剔除对人类感知质量影响较小的信息，以更高的压缩率来换取较小的存储容量和传输带宽。

有损压缩常用的算法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。

二、音频编码技术音频编码技术是多媒体信息编码技术的一个重要分支。

它主要用于将模拟音频信号或数字音频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。

音频编码技术的算法原理通常包括以下几个基本步骤：采样、量化、编码和解码。

采样是将连续的模拟音频信号转换为离散的数字信号。

量化则是将采样得到的连续值映射为离散的数值。

编码是将量化过的数字音频信号进行编码压缩，常用的编码算法有自适应差分编码（ADPCM）、脉冲编码调制（PCM）、MP3等。

解码则是将压缩过的数字音频信号进行解码和恢复。

三、视频编码技术视频编码技术是将连续的视频信号转换为数字形式，并对其进行压缩和解压缩。

视频编码技术主要包括两个方面：运动估计和图像编码。

多媒体技术电子教案：多媒体数据压缩编码技术一、多媒体数据压缩编码技术概述多媒体技术是指利用计算机技术将文字、图像、音频、视频等多种形式的信息进行集成，并能够对它进行处理、传输和存储，以提供更好的用户体验。

在多媒体技术中，数据压缩编码技术是非常重要的一个部分。

数据压缩编码技术可以将多媒体数据进行压缩，以便更有效地存储和传输。

该技术可以通过减少数据冗余、淘汰不必要的数据等方式来降低多媒体文件的大小。

数据压缩编码技术有很多种不同的方法，如无损压缩和有损压缩等。

二、无损压缩技术无损压缩技术是将多媒体数据进行无损压缩，即在不损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。

常见的无损压缩技术包括：Run Length Encoding（RLE）、标志赋值编码、霍夫曼编码等。

1. Run Length Encoding（RLE）Run Length Encoding（RLE）是一种简单的数据压缩编码技术，它通过识别文件中连续出现的相同数据并进行编码来压缩多媒体数据。

例如，当一张图像中有大量相同的像素时，RLE可以将它们表示为一个像素值和一个重复次数的序列，从而达到压缩数据的目的。

2. 标志赋值编码标志赋值编码也是一种简单的无损压缩技术，它可以通过对多媒体数据中的不同符号/颜色赋予不同的标志来将其进行压缩。

例如，一种常见的标志赋值编码技术是算术编码。

3. 霍夫曼编码霍夫曼编码是一种无损压缩技术，它利用统计学原理来压缩多媒体数据。

该编码技术通过对多媒体数据中出现频率较高的符号/颜色分配短码，对出现频率较低的符号/颜色分配长码，从而达到对数据进行压缩的目的。

三、有损压缩技术有损压缩技术是将多媒体数据进行有损压缩，即在一定程度上损失数据质量的情况下，将文件大小进行压缩。

常见的有损压缩技术包括：数据降采样、量子化、离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等。

1. 数据降采样数据降采样也是一种简单的有损压缩技术，它通过减少音频和视频数据的采样率和比特率来达到压缩文件大小的目的。

多媒体数据压缩编码技术概述多媒体数据压缩编码技术是一种通过减少或去除冗余数据来减小多媒体文件的存储空间或传输带宽的过程。

这些技术广泛应用于图像、音频和视频等各种形式的多媒体数据。

下面将对多媒体数据压缩编码技术的主要方法进行概述。

1. 无损压缩编码：无损压缩编码技术可以将多媒体数据压缩到较小的大小，而不会丢失原始数据。

该技术通过利用多媒体数据中的冗余和统计特性来实现压缩效果。

其中，哈夫曼编码、算术编码和Lempel-Ziv编码等是常用的无损压缩编码方法。

2. 有损压缩编码：有损压缩编码技术可以在一定程度上丢失原始数据，并将其转换为较小的文件大小。

这种压缩方法适用于某些多媒体数据，如音频和视频等，因为人类的感知系统对这些数据中的一些细微变化不太敏感。

有损压缩编码方法包括离散余弦变换（DCT）、小波变换、运动补偿和预测编码等。

3. 基于上下文的压缩编码：这种压缩编码技术利用多媒体数据内部的上下文信息来实现更高的压缩效果。

上下文信息包括像素点的位置、颜色和周围像素点的关系等。

基于上下文的编码方法有助于提高压缩比，并减少信号的失真。

包括了一些流行的基于上下文的压缩编码算法，如JPEG（图像）、MP3（音频）和H.264/AVC（视频）。

4. 神经网络压缩编码：近年来，神经网络技术在多媒体数据压缩编码领域取得了显著的进展。

这些技术利用深度学习的方法来学习多媒体数据中的复杂模式，并使用这些模式进行压缩编码。

神经网络压缩编码方法通常能够在保持较高视觉和听觉质量的同时，实现更高的压缩比。

综上所述，多媒体数据压缩编码技术是一种通过减少或去除冗余数据来减小多媒体文件的存储空间或传输带宽的过程。

该技术涵盖了无损压缩编码、有损压缩编码、基于上下文的压缩编码和神经网络压缩编码等方法。

这些技术在多媒体数据领域发挥着重要的作用，帮助人们有效地处理和传输大量的多媒体数据。

5. 图像压缩编码技术：图像压缩编码技术是多媒体数据压缩编码中的一个重要领域。

多媒体通信技术及应用分析论文多媒体通信技术及应用分析论文一、多媒体通信的核心技术（一）多媒体数据压缩编码技术在多媒体通信中，在技术上必然要求对多媒体数据进行相关处理。

但是多媒体数据量是巨大的，直接应用“无从下手”，所以对多媒体数据进行压缩编码处理就成为了必然。

在这当中我们发现“最为关键的音/视频压缩编码技术的音频和视频信号数字化后的数据量最大，并且对速度的要求极高，而当前计算机信息技术的发展程度又不能完成满足这种要求。

”因此，必采压缩编码技术具有实际操作的可行性。

（二）多媒体通信的网络技术现代生活离不开网络，可以说它是人们的一种生活方式。

数据通信技术和网络技术二者之间是辩证关系。

即数据通信技术快速发展依赖于网络技术发展，而网络信息技术的飞速发展又进一步促进了多媒体通信技术的发展。

（三）多媒体通信同步处理技术同步性是判断系统是否为多媒体通信系统的主要因素之一，多媒体同步就是指“保持和维护各个媒体对象之间和各个媒体对象内部存在的'时态关系，组织多种媒体事例以实现某种特定的表现任务。

”二、多媒体通信技术的应用（一）在移动技术领域的应用按历史逻辑分析，多媒体通信与移动技术相结合经历了三个阶段。

第一阶段的时代特征主要在于“语音呼叫”，而且是在经历1G、2G、2.5G、3G的发展之后才出现。

如当时的PP机、大哥大等；第二阶段的时代特征是“漫游”。

这一阶段主要是第一代仿真技术过渡的基础上，通过数字语音数据和较低的服务提供GPRS、CDMA等一个不同的格式，以上这些格式可以使用户在相同的标准范围内漫游；第三阶段的时代特征是“实时视频”。

它可以轻松、快速、低成本实现多点监管，多人观看的功能。

在实际操作上将前端视频采集设备（网路摄像机、电脑摄像头、普通摄像头、录像机）的视频流进行压缩处理，用只需市场平均三分之一的码流，集中传输到千眼一平台，让用户可通过手机，电脑，微信端流畅稳定观看实时视频。

（二）在空间技术领域里的应用自从苏联发射第一颗人造地球卫星以来，航天飞机、火箭等空间技术异常迅速发展。

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。

浅谈多媒体数据压缩技术中的几种编码方法【摘要】本文首先分析了数据压缩的可能性和分类，介绍了编码的分类，详细阐述了常用的几种信源编码的编码方法，最后对几种编码方法进行了总结。

【关键词】数据压缩；信道编码；编码方法0 引言21世纪的人类社会是信息化的社会，数字化后的信息，尤其是数字化的视频和音频信息具有数据海量性，它给数据的存储和传输带来较大的困难，成为人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。

现如今，媒体元素种类繁多、构成复杂，即数字计算机所要处理、传输和存储等对象为数值、文字、语言、音乐、图形、动画、静态图像和电视视频图像等多种媒体元素，并且使他们在模拟量和数字量之间进行自由转换、信息吞吐、存储和传输。

目前，虚拟现实技术要实现逼真的三维空间、3D立体声效果和在实境中进行仿真交互，带来的突出的问题是媒体元素数字化后数据量大得惊人，致使海量数据存储与传送电视信号数字化后的庞大数据量成为了多媒体信息传送面临的最大难题，数据压缩是解决问题的重要途径。

1 多媒体数据压缩的可能性及分类1.1 数据压缩的可能性经研究发现，与音频数据一样，图像数据中存在着大量的冗余，通过去除那些冗余数据可以极大地降低原始图像数据量，从而解决图像数据量巨大的问题。

图像数据压缩技术就是研究如何利用图像数据的冗余性来减少图像数据量的方法。

因此，进行图像压缩研究的起点是研究图像数据的冗余性。

常见的主要数据冗余有：（1）空间冗余：在静态图像中有一块表面颜色均匀的区域，在这个区域中所有点的光强和色彩以及色饱和度都相同，具有很大的数据冗余，这种冗余称为空间冗余。

（2）时间冗余：电视图像、动画等序列图片，当其中物体有位移时，后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方，即数据不需要全部传输，这些共同的地方则是冗余，这种冗余称为时间冗余。

（3）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，称此为结构冗余。

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。