多媒體數據壓縮編碼技術第一節第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五學習內容一、多媒體數據壓縮編碼概述二、多媒體數據壓縮編碼基本原理三、常見的多媒體數據壓縮編碼方法第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五學習目標1、了解多媒體數據壓縮編碼的必要性和可能性

2、了解數據壓縮技術的性能指標

3、掌握數據壓縮編碼基本原理

4、掌握常見的多媒體數據壓縮編碼方法：前綴編碼、Shannon-Fano編碼、Huffman編碼等第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五第一節多媒體數據壓縮編碼概述1、多媒體數據壓縮的必要性2、多媒體數據壓縮的可能性3、多媒體數據壓縮的應用領域4、多媒體數據壓縮編碼方法的分類5、多媒體數據壓縮編碼方法的評價第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五一、壓縮編碼的必要性一張B5紙300dpi，6.61MB/頁98頁/CD-ROM激光唱盤44.1kHz，16位，立體聲1小時/CD-ROM數字音頻磁帶48kHz，16位，2小時/CD-ROM數字電視圖像（NTSC）253KB/幀，7.603MB/秒1.42分鐘/CD-ROM數字電視圖像(PAL)1.24MB/幀，31.3MB/秒20.0秒鐘/CD-ROM存儲第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五電話8000樣本數/秒×12比特/樣本=96kbps寬帶語音16000樣本數/秒×14比特/樣本=224kbps寬帶音頻44100樣本數/秒×2信道×16比特/樣本=1.412Mbps圖像512×512彩色圖像×24比特/像素=6.3兆比特/圖像視頻640×480彩色圖像×24比特/像素×30圖像/秒=221Mbps高清晰度電視1280×720彩色圖像×60比特/像素×24圖像/秒=1.3Gbps傳輸一、壓縮編碼的必要性第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五二、壓縮編碼的可能性1、人類不敏感因素：

聽覺：對某些頻率的音頻信號不敏感

視覺：人眼存在所謂的“視覺掩蓋效應”即人眼對亮度比較敏感，而對邊緣的強烈變化并不敏感2、存在數據冗余第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五數據冗余的基本概念冗余是指信息所具有的各種性質中多余的無用空間，其多余的程度叫做“冗余度”信息量、數據量和冗余量之間的關系式：

I=D-duI代表信息量D表示數據量du是冗余量第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五數據冗余的例子計算機中用2個字節表示一個漢字一秒：8KHz×8bit＝64kb/s，即360字節/分鐘

0.36KB/分180字/分鐘，4kHz數字化(8khz、8位、單聲道)前后一分：64kb/s×60s/min＝3840kb/min

＝480KB/分播音員播音：第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五數據冗余的種類空間冗余時間冗余結構冗余知識冗余視覺冗余信息熵冗余第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五空間冗余規則物體的表面具有物理相關性，將其表面數字化后表現為數據冗余。第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五時間冗余第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五結構冗余在數字化圖像中，具有規則紋理的表面、大面積相互重疊的相同圖案，規則有序排列的圖形等結構，都存在數據冗余，這種結構上的冗余叫做“結構冗余”。第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五知識冗余人類一旦掌握了知識，憑借經驗就可辨別事物，無須進行全面的比較和辨別。第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五視覺冗余人類的視覺敏感度一般小于圖像的表現力，圖像的微小色彩變化、亮度層次的細膩變化以及輪廓的細微差別不易察覺，這就產生了視覺冗余。第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五信息熵冗余信息熵，又稱編碼冗余，是指一組數據所攜帶的信息量，一般定義為：E為信息熵k為數據類數或碼元的個數Pi為發生概率第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五編碼時，為使單位數據量d等于E或接近E：d為單位數據量k為數據類數或碼元的個數b(yi)為分配給碼元類yi的比特數信息熵冗余第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五因此，單位數據量d的值必然大于信息熵E，產生信息熵冗余。理論狀態下，b(yi)應設為：式中，pi是yi的發生概率、由于要預先估算出很困難．因此實際上一般取：信息熵冗余第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五三、數據壓縮編碼應用領域圖像信號、視頻信號和音頻信號的壓縮編碼文件存儲系統和分布式系統的數據壓縮編碼為數據安全保密而開發的數據壓縮編碼第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五四、壓縮編碼方法分類多媒體數據壓縮編碼無失真編碼有失真編碼統計編碼預測編碼變換編碼分析合成編碼量化編碼小波變換編碼分行圖像子帶編碼K-L變換DCT變換DPCM編碼ADPCM編碼行程編碼LZW編碼霍夫曼編碼算術編碼第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五