多媒体试题

1 多媒体技术基础课程课外实践题目 姓名：黄宁宁 学号：1109070112专业：软件工程 班级：11级java2

一、香农-范诺编码 有一幅40个像素的组成的灰度图像，灰度共有5级，分别用符号A、B、C、D、E表示。40个像素中出现灰度A的像素有15个，出现灰度B的像素有7个，出现灰度C的像素有7个，出现灰度D的像素有6个，出现灰度E的像素有5个。（1）对5个符号用香农-范诺算法进行编码。（2）计算该图像可能获得的压缩比的实际值。 【实验目的】 综合考察学生对香农-范诺编码的使用。 解：根据题意，可得符号的编码图1-1及每个符号在图像中出现的次

数表1-2。

图1-1 表1-2 符 号 出现的次数 分配的代码 需要的位数

A 15 00 30 B 7 01 14 C 7 10 14

A B C

D E

0 1 0 1 0 1 0 1 2

（1）用香农—范诺算法对5个符号A、B、C、D、E的编码分别为00、01、10、110、111； （2）按照常规编码方法，表示5个符号最少需要3位，如用000表示A，001表示B，010表示C，011表示D，100表示E，其余3个代码（101,110,111）不用。这就意味每个像素用3位，编码这幅图像总共需要120位； 而用香农—范诺算法进行编码需要的总30+14+14+18+15=91； 因此，实际的压缩比为120 : 91 ≈ 1.32 : 1。

二、霍夫曼编码 1.有一幅40个像素的组成的灰度图像，灰度共有5级，分别用符号A、B、C、D、E表示。40个像素中出现灰度A的像素有15个，出现灰度B的像素有7个，出现灰度C的像素有7个，出现灰度D的像素有6个，出现灰度E的像素有5个。（1）对5个符号用霍夫曼算法进行编码。（2）计算该图像可能获得的压缩比的实际值。 2.字母A,B,C,D,E已被编码，相应的出现概率如下：

p(A)=0.16,p(B)=0.51,p(C)=0.09,p(D)=0.13, p(E)=0.11，求霍夫曼编码及平均码长。 【实验目的】 综合考察学生对霍夫曼编码的使用。

解：1.每个符号在图像中出现的次数如表2-1，霍夫曼编码如图2-2。

D 6 110 18 E 5 111 15 3 表2-1

图2-2 (1)用霍夫曼算法对5个符号A、B、C、D、E进行编码分别为0、100、

101、110、111； （2）按照常规编码算法，5个符号至少要用3位组成的代码表示，编码40个像素需要40×3=120（位）；而实际使用的总位数为15+21+21+18+15=90（位）。因此，压缩比的实际值为120 : 90 ≈ 1.33。 2.符号的霍夫曼编码如图2-2-1：

符 号 出现的次数 分配的代码 需要的位数 A 15 0 15 B 7 100 21 C 7 101 21 D 6 110 18 E 5 111 15

A(15) B(7)

E(5) D(6) C(7) 1

0

1

0

1 0 1

0 4

图2-2-1 符号A、B、C、D、E的霍夫曼编码分别为100、0、111、101、110；

平均码长为：（51+48+39+33+27）÷ 100 = 1.98（位／符号）

三、算术编码 1 符号 00 01 10 11 概率 0.1 0.4 0.2 0.3 初始区间 [0, 0.1) [0.1, 0.5) [0.5, 0.7) [0.7, 1) 已知信源概率如上表，输入01 11 11 00 10，求编码输出是多少？ 2.

符号 00 01 10 11 概率 0.1 0.4 0.2 0.3 初始区间 [0, 0.1) [0.1, 0.5) [0.5, 0.7) [0.7, 1) 已知信源概率分布如上表，输出值为0.134，求译码消息是多少？ 【实验目的】 综合考察学生对算术编码的使用。 解：1.

B(0.51)1) A(0.16)

C(0.09) E(0.11) D(0.13)

0

1 0

1

0

1 0 1 5 编码输出为0.4658 2.

译码消息为01，00，11，10 四、词典编码中的LZ77算法 待编码的数据流 ，用LZ77算法对数据流进行编码。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E A T A T E A T E A T A 【实验目的】 综合考察学生对LZ77算法的使用。 6

解：LZ77算法的编码过程如表4-1： 表4-1 步 骤 位 置 匹 配 串 字 符 输 出 1 1 — E （0，0）E

2 2 — A （0，0）A

3 3 — T （0，0）T

4 4 AT E （2，2）E

5 7 ATE A （3，3）A

6 11 T A （3，1）A

五、词典编码中的LZSS算法 待编码的数据流 ，用LZSS算法对数据流进行编码。 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 字符 A A B B C B B A A B C 【实验目的】 综合考察学生对LZSS算法的使用,并与LZ77算法作比较，发现LZSS的优点。了解LZSS算法在哪些文档压缩程序中使用。 解：LZSS算法的编码过程如表5-1： 表5-1 步 骤 位 置 匹 配 串 输 出 1 1 — A 2 2 A A 3 3 — B 4 4 B B 5 5 — C 6 6 BB （3，2）

7 8 AAB （7，3）

8 11 C C

六、词典编码中的LZ78算法 LZ78算法的译码消息为(0，A)(0，E)(1，C)(3，E)(4，A)(2，E) ，求编码字符流。（要列出词典） 【实验目的】 综合考察学生对LZ78算法的使用,并与LZ77算法作比较，发现LZ78算法最大的优点是什么。 7

解： 表6-1 步 骤 输 入 词 典 1 （0，A） A 2 （0，E） E 3 （1，C） AC 4 （3，E） ACE 5 （4，A） ACEA 6 （2，E） EE 编码字符流为：AEACACEACEAEE

七、词典编码中的LZW算法 1.待编码的数据流 ，用LZW算法对数据流进行编码。(要求列出词典) 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 字符 A B B A B C B A C B A 2.译码消息为：1 2 2 4 7 3，用LZW算法对其进行译码，写出编码字符流与词典。 【实验目的】 综合考察学生对LZW算法的使用,并与LZ77算法作比较，发现LZW算法最大的优点是什么。并了解该算法在哪些图像文件中使用。 解：1. LZW算法的编码如表7-1： 表7-1 步 骤 位 置 词 典 输 出 （1） A （2） B （3） C 1 1 （4） AB （1）

2 2 （5） BB （2）

3 3 （6） BA （2）

4 4 （7） ABC （4）

5 6 （8） CB （3）

6 7 （9） BAC （6）

7 9 （10） CBA （8）

8 — — — （1）

2. LZW算法的编码如表7-2： 8

表7-2 步 骤 输入代码 词 典 输 出 （1） A （2） B （3） C 1 （1） — — A 2 （2） （4） AB B 3 （2） （5） BB B 4 （4） （6） BA AB 5 （7） （7） ABA ABA 6 （3） （8） ABAC C

八、音频文件的数据量的计算方法 1.用44.1kHz采样频率采样，每个样本使用16位采样精度存储，则录制一分钟的立体声节目，音频WAV文件的存储量？

2.使用22.05kHz的采样频率和8位采样精度，录制一分钟调幅音频的WAV文件存储量？ 【实验目的】 综合考察学生对音频文件的数据量的计算公式的的使用。 解：1. WAV文件的存储量是44100×16×2÷8×60=10.584MB/min 2．WAV文件的存储量是22050×8×1÷8×60=1.323MB/min 九、子带编码（SBC） 写出子带编码的基本思想和工作流程。 【实验目的】 综合考察学生对子带编码的使用和工作原理。 答：基本思想：使用一组带通滤波器把输入声音信号的频带分成若干个连续的频段，每个频段称为子带。对每个子带中的声音信号采用单独的编码方案去编码。在信道上传送时，将每个子带的代码复合起来。在接收端译码时，将每个子带的代码单独译码，然后把它们组合起来，还原成原来的声音信号。 工作流程：首先用一组带通滤波器将输入信号分成若干子带信