第五章 数据压缩编码

第五章判断题F 1 ASCII、GB2312、GB18030、Unicode是我国为适应汉字信息处理需要制定的一系列汉字编码标准。

（判断）F 2 MPEG－1声音压缩编码是一种高保真声音数据压缩的国际标准，它分为三个层次，层1的编码效果最佳，层3最差。

（判断）F 3 美国标准信息交换码(ASCII码)中，共有128个字符，每个字符都可打印。

（判断）T 4 人们说话的语音频率范围一般在300HZ--3400KHZ之间，数字化时取样频率大多为8kHz。

（判断）F 5 若中文Windows环境下西文使用标准ASCII码，汉字采用GB2312编码，则十六进制内码为C4 CF 50 75 B3 F6的文本中，含有4个汉字。

（判断）F 6 数字声音虽然是一种连续媒体，但与文本相比，数据量不大，对存储和传输的要求并不高。

（判断）T 7 为了与ASCII字符相区别及处理汉字的方便，在计算机内，以最高位均为1的2个字节表示GB2312汉字。

（判断）T 8 西文字符在计算机中通常采用ASCII码表示，每个字节存放1个字符。

（判断）F[01]. 文本处理强调的是使用计算机对文本中所含的文字信息进行分析和处理，因而文本检索不属于文本处理。

（判断）T [02]. 中文Word是一个功能丰富的文字处理软件，它不但能进行编辑操作，而且能自动生成文本的"摘要"。

（判断）F [03]. Linux和Word都是文字处理软件。

（判断）T [04]. 与文本编辑不同的是，文本处理是对文本中包含的文字信息的音、形、义等进行分析、加工和处理。

（判断）T[05]. 文本展现的大致过程是：首先对文本格式描述进行解释，然后生成字符和图、表的映象，然后再传送到显示器或打印机输出。

（判断）F [06]. OFFICE软件是通用的软件，它可以不依赖操作系统而独立运行。

（判断）[07]. 目前广泛使用的Google、百度等搜索引擎大多数是基于全文检索原理工作的。

数据压缩与编码技术①多媒体数据压缩编码的种类多媒体数据压缩方法根据不同的依据可产生不同的分类。

通常根据压缩前后有无质量损失分为有失真（损）压缩编码和无失真（损）压缩编码。

无损压缩：利用信息相关性进行的数据压缩并不损失原信息的内容。

是一种可逆压缩，即经过文件压缩后可以将原有的信息完整保留的一种数据压缩方式，如RLE压缩，huffman 压缩、算术压缩和字典压缩。

有损压缩：经压缩后不能将原来的文件信息完全保留的压缩，是不可逆压缩。

如静态图像的JPEG压缩和动态图像的MPEG压缩等。

有损压缩丢失的是对用户来说并不重要的、不敏感的、可以忽略的数据。

无论是有损压缩还是无损压缩，其作用都是将一个文件的数据容量减小，又基本保持原来文件的信息内容。

压缩的反过程-----解压缩，将信息还原或基本还原。

压缩编码的方法有几十种之多，如预测编码、变换编码、量化与向量编码、信息熵编码、子带编码、结构编码、基于知识的编码等。

其中比较常用的编码方法有预测编码、变换编码和统计编码。

没有哪一种压缩算法绝对好，压缩效率高的算法，其具体的运算过程相对就复杂，即需要更长的时间进行转化编码操作。

图1.3 音频信号的压缩方法②多媒体数据压缩编码的国际标准国际电活电报咨询委员会CCITT和ISO联合定的数字化图像压缩国际标淮，主要有三个标准：用于计算机静止图像压缩的JPEG、用于活动图像压缩的MPEG数字压缩技术和用于会议电视系统的H.261压缩编码。

（1）J PEG标准联合图像专家小组，多年来一直致力于标准化工作，他们开发研制出，连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编码方法。

这个压缩编码方法称为JPEG（Joint Photographic Experts Group）算法。

JPEG算法被确定为JPEG国际标准，它是国际上，彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准。

JPEG标准是一个适用范围广泛的通用标准。

它不仅适于静图像的压缩；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。

数据压缩与编码数据压缩是计算机科学中十分重要的技术，它能够减小数据存储和传输的需求，提高计算性能和效率。

数据编码是数据压缩的重要手段之一，通过将原始数据转换为更紧凑的形式，以达到减小数据量的目的。

本文将讨论数据压缩与编码的原理、方法和应用。

一、数据压缩与编码的原理数据压缩的核心原理是利用数据中的冗余性，即数据中存在的重复、无用或冗长的部分。

通过剔除这些冗余部分，可以实现数据的压缩。

数据编码则是将原始数据转换为更紧凑的表示形式的过程。

数据压缩与编码的关键在于寻找合适的编码方式。

常见的编码方式包括无损编码和有损编码。

无损编码是指压缩后能够完全还原出原始数据，而有损编码是在压缩过程中会引入一定的信息丢失。

二、数据压缩与编码的方法1. 无损编码方法无损编码方法的目标是通过各种算法和技术，将原始数据转换为紧凑的表示形式，同时保证能够完全还原出原始数据。

常见的无损编码方法有：- 霍夫曼编码：基于出现频率的统计信息，为出现频率高的符号分配较短的编码，从而实现压缩效果。

- 标记编码：将数据中的重复内容用较短的标记表示，例如字符串中的重复字符序列可以用一个标记代替。

- 字典压缩：使用字典存储常见的字符串或字符序列，并用较短的索引值代替原始数据中相应的部分。

2. 有损编码方法有损编码方法在压缩数据的同时会引入一定的信息丢失，但可以通过合理的算法设计控制信息丢失的程度，从而在压缩率和数据质量之间取得平衡。

常见的有损编码方法有：- 基于变换的压缩：通过对原始数据进行变换，从频域或空域的角度提取数据的特征，并将特征编码以降低数据量。

- 预测编码：通过建立数据之间的统计关系，并用预测值代替原始值，从而减小储存或传输所需的数据量。

三、数据压缩与编码的应用数据压缩和编码技术广泛应用于各个领域。

以下是几个常见的应用示例：1. 图像压缩：在数字图像处理中，采用基于变换的压缩方法，如JPEG格式，对图像数据进行编码压缩。

通过适当的压缩参数设置，可以在保证图像质量的前提下减小图像文件的大小。

判断题1．西文字符在计算机中通常采用ASCII码表示，每个字节存放1个字符。

T2．GIF格式的图像是一种在因特网上大量使用的数字媒体，一幅真彩色图像可以转换成质量完全相同的GIF格式的图象。

F（如GIF格式的图像的色彩过半数256色）3．DVD与VCD相比其图像和声音的质量均有了较大提高，所采用的视频压缩编码标准是MPEG-2。

F（VCD压缩编码标准是MPEG-1）3．MP3与MIDI均是常用的数字声音，用它们表示同一首钢琴乐曲时，前者的数据量比后者小得多。

F 4．彩色电视信号传输时，是把RGB三基色转换为亮度和色度信号(如YUV)后再进行传输的。

T 5．GB2312-80字符集构成一个二维平面，它分为94行、94列，共有6700多个简体汉字。

T（3755+3008=6763）6．GBK是我国继GB2312-80后发布的又一汉字编码标准，它不仅与GB2312-80标准保持兼容，而且还增加了包括繁体字在内的许多汉字和符号。

T 7．我国多数大城市已开通了数字电视服务，但目前大多数新买的电视机还不能直接支持数字电视的接收与播放。

T 8．将音乐数字化时使用的取样频率通常比将语音数字化时使用的取样频率高。

T9．声波经话筒转换后形成数字信号，再输出给声卡进行数据压缩。

F ．声波经话筒10．GB18030是一种既保持与GB2312-80、GBK兼容，又有利于向UCS/Unicode过渡的汉字编码标准。

T 11．图像的大小也称为图象的分辨率（包括垂直分辨率和水平分辨率）。

若图像大小超过了被截掉而无，则屏幕上只显示出图像的一部分，其他多余部分将被截掉屏幕分辨率（或窗口），则屏幕上只显示出图像的一部分，其他多余部分将法看到。

F12．无论使用那种汉字输入法输入同一个汉字时，它们都被转换成为该汉字的机内码。

．无论使用那种汉字输入法输入同一个汉字时，它们都被转换成为该汉字的机内码。

T T 13．联机手写文字比脱机手写体文字更容易识别。

数据压缩与编码1. 引言在信息科学与技术的发展中，数据的处理和传输变得越来越重要。

为了有效地利用存储空间和传输带宽，数据压缩技术应运而生。

数据压缩通过减少信息的冗余程度，从而实现数据量的减小。

数据压缩与编码是数据处理中的关键环节，本文将探讨数据压缩与编码的原理和应用。

2. 数据压缩的原理数据压缩是通过消除数据中的冗余信息来减小数据量。

常见的数据压缩方法包括无损压缩和有损压缩。

2.1 无损压缩无损压缩是指在压缩数据的同时不丢失任何信息。

无损压缩方法主要有以下几种：- 字典压缩：基于字典的数据压缩算法是一种常用的无损压缩技术。

其原理是构建一个字典，将重复出现的数据块用较短的编码表示。

- 霍夫曼编码：霍夫曼编码是一种根据字符出现频率构建的最佳二叉树。

通过将频率较高的字符用较短的编码表示，从而实现数据压缩。

- 预测编码：预测编码是根据已知数据预测下一个数据的值，然后用较短的编码表示与预测值的偏差。

预测编码适用于存在较强相关性的数据。

2.2 有损压缩有损压缩是指在压缩数据的过程中丢失一部分信息。

有损压缩方法主要应用于音频、图像和视频等多媒体数据的处理中，以满足数据传输和存储的需求。

有损压缩方法包括以下几种：- 变换编码：变换编码是将数据从时域转换到频域，并利用频域特性来减小数据量。

离散余弦变换（DCT）是一种常用的变换编码方法。

- 量化编码：量化编码是通过对数据进行精度的降低来减小数据量。

在图像和视频压缩中，使用了基于人眼视觉特性的量化编码方法。

- 渐进传输编码：渐进传输编码是指在传输过程中，先发送粗略的图像或音频，然后逐渐细化。

这种编码方法可以提供更好的用户体验，并降低传输带宽需求。

3. 数据编码的原理数据编码是将数据转换成特定的格式，以便于传输、存储和处理。

数据编码的原理主要包括以下几点：3.1 字符编码字符编码是将字符转换为二进制形式的编码方式，常见的字符编码包括ASCII码、Unicode和UTF-8等。

第五章测验一、判断1. GIF格式图像可形成动画效果，因而在网页制作中大量使用。

( )2. JPEG图像压缩比是用户可以控制的。

压缩比越高，图像质量越好。

( )3. 超文本中的超链可以指向文字，也可以指向图形、图像、声音或动画节点。

( )4. GB2312国标字符集由三部分组成：第一部分是字母、数字和各种符号；第二部分为一级常用汉字；第三部分为二级常用汉字。

( )5. 图像数据压缩，即使是无损压缩，重建的图像与原始图像也还有一定误差。

( )6. 在一个字节中存放一个ASCII字符，该字节最高位为0。

( )7. GB2312共有10000多个不同的汉字符号。

( )8. GBK字符集兼容GB2312字符集，但字符数量增多。

( )9. GBK字符集不包括繁体字。

( )10. USC-2采用双字节编码。

( )11. UCS与GB2312不兼容。

( )12. GB18030-2000兼容GB2312、GBK。

( )13. 汉字键盘输入编码没有区位码直接输入法，因此，汉字不可以用区位码直接输入。

( )14. 超文本是一种线性网状结构。

( )15. Windows中的“帮助”文件是一种超文本。

( )16. PDF格式文本是电子出版领域事实上的标准。

( )17. 字符形状描述分为点阵描述和轮廓描述。

( )18. TrueType字库采用的就是轮廓描述方法。

( )19. PhotoShop是一种流行的图形处理工具。

( )20. DVD使用的是MPEG-2标准。

( )21. MP3 与MIDI 均是常用的数字化记录或者表示音乐，一般情况下，用它们表示或记录同一首电子琴乐曲时，前者的质量比后者好。

()22. MP3 与MIDI均是常用的数字化记录或者表示音乐，一般情况下，用它们表示或记录同一首电子琴乐曲时，前者的数据量比后者大得多。

( )23. 视频信号的数字化比声音的数字化要复杂的多，每处理一帧画面都要花费若干秒。

数据压缩与编码方法在现代科技和信息时代，数据的压缩和编码是非常重要的技术。

数据压缩是指通过一系列算法和技术将数据量减少到最小，以节省存储空间和传输带宽。

数据编码是指将数据转换为特定的编码形式，以便于传输、存储和处理。

数据压缩可以分为两类：有损压缩和无损压缩。

有损压缩是指通过牺牲一部分数据的精度和信息来达到压缩的目的，适用于对数据精度要求不高或者重要性较低的场景。

无损压缩是指通过算法和技术将数据降低到最小，但不丢失任何信息，适用于对数据精度要求较高或者重要性较高的场景。

常见的数据压缩和编码方法包括：1. Huffman编码：Huffman编码是一种无损的字符串编码算法，通过统计字符出现频率，构建最优二叉树来表示字符的编码。

常用于文本、图像和音频等数据的压缩。

2. Lempel-Ziv压缩：Lempel-Ziv压缩是一种无损的字典压缩算法，将数据转换为序列，每个序列都会在字典中查找。

常用于文本和图像等数据的压缩。

3. Run-Length编码：Run-Length编码是一种简单的无损压缩算法，通过计算连续重复的数据序列的长度，以及该序列中第一个数据的值，来代替原来的序列。

常用于图像和视频等数据的压缩。

4. Burrows-Wheeler变换：Burrows-Wheeler变换是一种无损数据压缩算法，通过重新排列数据的顺序，使得相同的字符连在一起，从而提高数据的压缩效率。

常用于文本的压缩。

5.移位编码：移位编码是一种无损的数据压缩算法，通过移位和位操作来对数据进行编码和解码。

常用于图像和视频等数据的压缩。

6.算术编码：算术编码是一种无损的数据压缩算法，通过将数据映射到一个区间，利用区间的精细划分来表示数据。

常用于文本和图像等数据的压缩。

数据压缩和编码方法的选择取决于数据类型、压缩比要求、处理速度等因素。

不同的方法在不同的场景下都有其适用性和优势。

随着科技和信息技术的不断发展，数据压缩和编码方法也在不断演化和创新。

多媒体信息处理中的数据压缩与编码第一章引言多媒体信息处理已经成为现代社会中不可或缺的重要组成部分。

从音频到视频，从图像到动画，多媒体数据的处理与传输在我们的生活和工作中起着至关重要的作用。

然而，多媒体数据具有复杂的特性，包括大量的数据量和高带宽要求。

为了高效地传输和储存这些数据，数据压缩和编码在多媒体信息处理中变得尤为重要。

本文将重点讨论多媒体数据压缩和编码的原理、方法和应用。

第二章数据压缩理论数据压缩是通过减少数据量来提高传输和储存效率的一种技术。

在多媒体数据中，数据压缩是必不可少的，因为多媒体数据通常具有高存储和传输要求。

本章将介绍数据压缩的理论基础，包括无损压缩和有损压缩的原理，并介绍常用的压缩算法，如哈夫曼编码、算术编码和字典编码等。

第三章音频数据压缩与编码音频数据压缩与编码是多媒体信息处理中的重要内容。

由于音频数据具有大量的冗余信息，通过适当的压缩和编码方法可以大大减少数据量。

本章将介绍音频数据压缩和编码的常用方法，包括声波编码、脉冲编码调制和自适应预测编码等。

第四章图像数据压缩与编码图像数据压缩与编码是多媒体信息处理中另一个重要的领域。

图像数据通常具有高维度和复杂性，因此需要高效的压缩和编码方法来降低数据量并保持图像质量。

本章将介绍图像数据压缩和编码的常用方法，如离散余弦变换、小波变换和预测编码等。

第五章视频数据压缩与编码视频数据是多媒体信息处理中最复杂的数据类型之一。

它由连续的图像序列组成，需要处理大量的数据并保持连续性和流畅性。

本章将介绍视频数据压缩和编码的常用方法，包括运动估计、空间和时间预测、变换编码和熵编码等。

第六章应用和未来发展数据压缩与编码在多媒体信息处理中有着广泛的应用。

从手机上的音乐文件到高清电影的传输，数据压缩和编码技术为我们提供了高效的信息传输和储存方式。

未来，随着多媒体技术的不断发展，数据压缩和编码技术也将继续进步和创新，以适应更高要求的多媒体数据处理。

结论多媒体信息处理中的数据压缩与编码是实现高效传输和储存的关键技术之一。

数据压缩基础主要内容z数据压缩概述z经典数据压缩理论z香农－范诺与霍夫曼编码z算术编码z行程编码z词典编码z预测编码z变换编码23什么是数据压缩•数据压缩就是在一定的精度损失条件下，以最少的数码表示信源所发出的信号信源编码信道编码信道信道译码信源译码信源信宿数据压缩技术的分类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。

有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解。

有损压缩适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。

5熵（Entropy ）z事件集合（样本空间）X 中每个事件的自信息量I(x)是定义在这个样本空间上的一个随机变量，所以我们要研究它的统计特性。

其数学期望为：zH(X)表明了集合X 中随机事件的平均不确定性，或者说平均信息量。

z称H(X)为一阶信息熵或者简称为熵(Entropy)7∑∑∈∈∗−=∗=Xx Xx x p x p x I x p X H )(log )()()()(8统计编码方法1 霍夫曼编码Huffman编码是1952年由Huffman提出的一种编码方法。

这种编码方法是根据信源数据符号发生的概率进行编码的。

思想：在信源数据中出现概率越大的符号，编码以后相应的码长越短；出现概率越小的符号，其码长越长。

（理论最佳）。

设输入编码为，其频率分布分别为P(x 1)=0.4 ，P(x 2)=0.3，P(x 3)=0.1，P(x 4)=0.1，P(x 5)=0.06，P(x 6)=0.04。

求其最佳霍夫曼编码{}654321,,,,,X x x x x x x ={}654321,,,,,w w w w w w W =霍夫曼编码算法基于一种称为“编码树”（coding tree）的技术。

算法步骤如下：（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。

数据编码与压缩算法在图像处理中的应用第一章：引言图像处理是计算机视觉和计算机图形学领域中的一个重要分支。

在图像处理中，数据编码和压缩算法的应用至关重要，它们有助于实现高效、快速的图像处理。

本文将探讨数据编码和压缩算法在图像处理中的应用。

第二章：数据编码数据编码指的是将数据从一种格式转换为另一种格式的过程。

在图像处理中，通常会用到一些常见的数据编码方式，例如：1. 颜色编码：将彩色图像的像素数据编码为红、绿、蓝三种颜色通道的数值。

这种编码方式对于存储和传输彩色图像非常有用。

2. 灰度编码：将彩色图像的像素数据转换为灰度级别的数值。

这种编码方式对于某些图像处理任务，例如边缘检测和图像分割，非常有用。

3. 矢量量化编码：将像素数据编码为一些矢量的集合。

这种编码方式能够在尽可能减小数据量的同时保持图像质量。

数据编码有助于降低图像处理的计算量，可使图像处理更加高效。

第三章：压缩算法图像压缩是指将图像数据压缩为更小的尺寸，以便于存储和传输。

压缩算法是实现这一目标的关键。

常见的图像压缩算法包括：1. 无损压缩：不会导致数据丢失的压缩方式。

其中，哈夫曼编码是一种比较流行的无损压缩算法。

在哈夫曼编码中，数据通过使用变长编码来减小长度，从而实现压缩目的。

2. 有损压缩：丢失一些数据以获得更高的压缩率。

例如，JPEG 压缩是一种常用的有损压缩算法。

在JPEG压缩中，图像被分成不同的块，每个块被转换为频域中的系数，并进行量化，从而减小数据量。

3. 预测编码：对数据的合理预测可以帮助减小数据量。

在基于预测的压缩算法中，将之前的像素作为参考，对当前像素进行预测，并将与预测值不同的像素数据编码。

压缩算法有助于减少存储和传输的成本，同时保持图像质量。

第四章：图像处理中的应用在图像处理中，数据编码和压缩算法常用于以下应用：1. 图像存储：数据编码和压缩算法可使得图像数据占用更小的存储空间。

例如，使用JPEG格式进行图像存储，可实现高压缩率，从而减小存储空间。