多媒体技术之压缩标准

mpeg-1 标准MPEG-1标准。

MPEG-1是一种音频和视频压缩标准，它是由Moving Picture Experts Group （MPEG）制定的。

MPEG-1标准于1993年发布，是数字音频和视频压缩的首个国际标准。

它的出现标志着数字多媒体时代的开始，为数字音频和视频的传输和存储提供了重要的技术支持。

MPEG-1标准主要包括三个部分，音频压缩、视频压缩和多媒体系统。

在音频压缩方面，MPEG-1采用了一种称为Layer I、Layer II和Layer III的压缩技术，其中Layer III又被称为MP3，它成为了数字音乐传输和存储的主流格式。

在视频压缩方面，MPEG-1采用了一种称为MPEG-1视频的压缩技术，它可以将视频压缩到原始大小的100-200分之一。

多媒体系统部分定义了音频和视频的同步传输和存储方法，为多媒体应用提供了统一的标准。

MPEG-1标准的出现对数字音频和视频的发展产生了深远的影响。

首先，MPEG-1标准的制定使得数字音频和视频的传输和存储成为了可能，为数字音乐、数字电视等领域的发展提供了技术支持。

其次，MPEG-1标准的应用推动了数字音频和视频产业的快速发展，为数字多媒体产业的形成奠定了基础。

最后，MPEG-1标准的成功制定为后续的MPEG-2、MPEG-4等标准的制定和发展奠定了基础，为数字多媒体技术的不断进步提供了动力。

然而，随着技术的不断发展，MPEG-1标准在某些方面已经显得有些过时。

首先，MPEG-1标准的压缩比较低，无法满足高清晰度视频的传输和存储需求。

其次，MPEG-1标准的编解码复杂度较高，导致了在一些低性能设备上无法实时解码。

最后，MPEG-1标准在音频和视频的同步传输方面存在一定的局限性，无法满足一些特殊应用的需求。

为了解决这些问题，MPEG组织陆续发布了MPEG-2、MPEG-4等更新的标准，以满足不断发展的数字多媒体技术需求。

同时，随着计算机和网络技术的飞速发展，新的音频和视频压缩标准如AAC、H.264等也相继出现，逐渐取代了MPEG-1标准在一些领域的应用。

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。

计算机学院多媒体基础多媒体技术JPEG图像压缩计算机学院多媒体基础课程中，我们学习了不同的多媒体技术，其中之一是JPEG图像压缩技术。

JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种常用的图像压缩标准，广泛应用于图片传输和存储中。

JPEG图像压缩技术的目的是减小图片文件的大小，同时尽可能保持图像质量。

这项技术适用于需要在网络上传输大量图片的应用，如图片网站、社交媒体等。

JPEG压缩算法的核心思想是基于人眼对图像的感知特性，利用图像中的冗余和人眼的视觉敏感性来减少数据量。

具体来说，JPEG压缩包括三个主要步骤：色彩空间转换、离散余弦变换（DCT）和量化。

首先，将图像由RGB色彩空间转换为YCbCr色彩空间，因为人眼对亮度（Y）比对色度（Cb和Cr）更敏感。

然后，将图像分成8x8的小块，对每个小块进行DCT变换，将图像转化为频域表示。

之后，对频域图像进行量化操作，通过消除高频信息来减少数据量。

最后，将量化后的数据进行编码和压缩存储。

JPEG压缩技术的主要优点是压缩比高，可以将图像文件大小减小到原始大小的10%到20%，同时保持良好的视觉质量。

这对于需要传输大量图片且带宽有限的情况非常有帮助。

此外，JPEG压缩还具有较快的压缩和解压速度，使其成为处理图像文件的标准方法之一。

然而，JPEG压缩也存在一些限制和缺点。

最显著的是，压缩过程中会丢失一些细节和图片质量，尤其是在高压缩比下。

此外，由于JPEG是一种有损压缩算法，每次压缩和解压缩都会导致一些信息损失，因此不适合用于需要无损压缩的应用。

总之，JPEG图像压缩技术是计算机学院多媒体基础课程中的重要内容。

通过学习JPEG的压缩原理和算法，我们可以了解如何减小图像文件大小，提高图像传输效率，同时在保持较高视觉质量方面找到一个平衡点。

这对于我们将来从事与多媒体技术相关的工作将非常有帮助。

JPEG图像压缩技术是一种非常实用且广泛应用的图像压缩算法。

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。

编码和压缩是处理音频、视频和图像等多媒体数据时必不可少的技术。

通过编码，原始数据被转换成适合存储或传输的格式；而压缩则是为了减少数据量，以节省存储空间和加快传输速度。

在众多的编码及压缩标准中，有三大标准被广泛使用，它们分别是：JPEG、MPEG 和 H.264。

1.JPEG（Joint Photographic Experts Group）JPEG 是一种广泛应用于图像压缩的编码标准，它由联合摄影专家组开发。

JPEG 能够提供很好的压缩比例，同时保持较高的图像质量。

这使得JPEG 成为数字摄影、网页设计和许多其他应用的首选格式。

JPEG 支持多种颜色模式，包括 RGB、CMYK 和灰度。

此外，JPEG 还支持渐进式显示，即图像可以逐步加载，让用户在等待完整图像加载时可以看到低分辨率的预览。

JPEG 压缩算法基于离散余弦变换（DCT），通过量化和哈夫曼编码实现数据的压缩。

由于 JPEG 是有损压缩，因此在高压缩比下可能会出现图像质量的损失。

为了在保持较高图像质量的同时实现较大的压缩比，JPEG 提供了多种压缩级别供用户选择。

2.MPEG（Moving Picture Experts Group）MPEG 是一组用于音频和视频编码的标准，由动态图像专家组开发。

MPEG 标准包括多种类型，如 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 等。

这些标准在不同的应用场景中有不同的特点和优势。

MPEG-1 主要用于 VCD 和 CD 的音视频编码，其视频编码分辨率较低，适用于较低的传输速率。

MPEG-2 则用于 DVD、数字电视和高清电视等领域，提供了更高的分辨率和更好的图像质量。

MPEG-4 是一种面向对象的编码标准，支持更多的交互功能，如虚拟现实、游戏等。

MPEG 编码算法基于运动补偿和离散余弦变换（DCT），通过帧间预测、运动估计和熵编码实现数据的压缩。

与 JPEG 类似，MPEG 也是有损压缩，但在保证一定图像质量的前提下，可以实现较高的压缩比。

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。

常用的多媒体信息压缩标准多媒体信息压缩标准可以说是当今信息时代的重要技术之一，它已经成为存储和传输信息的重要手段之一。

以下是一些常用的多媒体信息压缩标准：一、JPEG/JFIF（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）JPEG，JFIF是一种多用途的压缩图像标准，主要用于储存、传送、显示静止图像，比如网络上的照片，或者是文档里的图片。

它通过将图像分成多个“分量”，并压缩每个分量，以达到高压缩比的目的，具有容量小、压缩效率高的优势。

二、MPEG（Moving Picture Experts Group，移动图像专家组）MPEG是一种多媒体信息的有损压缩标准，主要用于储存、传送、显示流式多媒体数据，比如摄像机拍摄的电影和视频、电视节目、CD、DVD等。

它通过重构可用的信息，运用时域、频域的基本信号处理原理，将时变的信号转化为静态的信号，从而达到小体积大容量的目的。

三、MP3（MPEG 1 Audio Layer 3）MP3是一种音频压缩和解压缩标准，也是目前最流行的音频压缩编码格式。

主要用于电脑音频压缩、传输，支持从大到小的编码，可以让大的算法文件快速压缩成可以存储的规模。

MP3的压缩比率可以达到接近90%，它能够将大型音频文件压缩至原来的10%，同样保持良好的声音质量。

四、AAC（Advanced Audio Coding）AAC是一种无损和有损数字音频压缩编码标准，由MPEG建立。

它是基于MPEG2标准，保留了MPEG-1的声音质量，同时拥有更低的流量和码率，并保留原始音乐原样，特别适合多媒体应用程序，最好的兼容性，可以支持多种格式，包括球形、块形、和总线形。

五、ASF（Advanced Systems Format）ASF是一种微软研发的媒体封装格式，用于存储多媒体数据，主要用来封装文本、视频以及其他的数据流，而且它不依赖于特定的流格式，可以支持的流格式类型丰富，可以容纳不同的文件类型，内容几乎不受损坏。

多媒体压缩技术在当今数字化的时代，多媒体信息如音频、视频、图像等在我们的生活中无处不在。

从在线视频播放到高清游戏体验，从手机拍摄的照片到专业的电影制作，多媒体内容极大地丰富了我们的生活和工作。

然而，这些多媒体数据通常具有庞大的数据量，如果不进行有效的处理和压缩，将会给存储、传输和处理带来巨大的挑战。

多媒体压缩技术就是为了解决这一问题而应运而生的。

多媒体压缩技术，简单来说，就是通过特定的算法和方法，减少多媒体数据的存储空间和传输带宽，同时尽量保持原始数据的质量和可还原性。

它就像是一个神奇的魔法，能够将庞大的多媒体文件变得小巧玲珑，方便我们在各种设备和网络环境中轻松使用。

为了更好地理解多媒体压缩技术，我们先来看看为什么需要对多媒体数据进行压缩。

以视频为例，未经压缩的高清视频每秒可能包含数十亿个像素和大量的音频样本，数据量极其庞大。

如果直接存储或传输这样的原始数据，不仅需要巨大的存储空间，而且在网络传输过程中会消耗大量的时间和带宽，导致卡顿、延迟等问题，严重影响用户体验。

同样，对于音频和图像等多媒体数据，也存在类似的情况。

那么，多媒体压缩技术是如何实现数据压缩的呢？这主要依赖于两种基本的压缩原理：无损压缩和有损压缩。

无损压缩是指在压缩过程中不会丢失任何原始数据信息，解压后能够完全恢复到原始数据的状态。

这种压缩方式适用于对数据准确性要求极高的场景，比如重要的文档、医疗图像等。

常见的无损压缩算法包括游程编码、哈夫曼编码和 LZ 编码等。

以哈夫曼编码为例，它根据字符出现的频率为不同的字符分配不同长度的编码，从而实现数据的压缩。

有损压缩则是在压缩过程中会丢失一些不太重要的信息，但这些信息的丢失对人的感官影响较小，从而在保证一定质量的前提下实现更高的压缩比。

有损压缩在多媒体领域应用广泛，特别是对于音频、视频和图像等。

比如，在图像压缩中，JPEG 格式就是一种常见的有损压缩格式。

它通过去除图像中的高频细节和一些不太明显的颜色变化来实现压缩。

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。