第三章 多媒体数据压缩编码技术了解多媒体数据压缩的重要性多媒体数据压缩方法的分类编码方法
JPEG标准
MPEG标准教学目标
3.1 多媒体压缩的重要性和分类
多媒体数据压缩的必要性
多媒体数据压缩的可行性
多媒体数据压缩方法的分类第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩的必要性数字化的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的,例如,
1、具有电话质量的未压缩语音取样速率为 8kHz，采用每样值 8比特进行量化，产生一个 64Kb／ s的数据流。需要的存储空间是每秒 8KB。
2、数字视频图像的数据量设：分辨率为 640× 480的彩色图像，一幅图像有 307,200个像素。若每个像素用 24bit表示，则一幅画面就需要（ 307,200× 24）约为
0.92MB的存储空间。按每秒播放 25幅，则一秒钟的数据量是 23MB。
一张 650MB的光盘，存放这样未经压缩的视频数据，只能播放约 28
秒。
由此可见，在多媒体系统中，对多媒体数据进行压缩是非常必要的。
第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩的可行性
信息量：数据量 +数据冗余，多媒体数据内部存在数据的冗余性，有着不同类型的冗余数据,1．空间冗余 2．时间冗余 3．统计冗余 4．结构冗余
5．知识冗余 6．视觉冗余 7．图像区域的相同性冗余。
数据压缩就是将庞大数据中的冗余信息去掉，即去掉数据之间的相关性，保留相互独立的信息分量。所以说，多媒体数据是可以被压缩的，即具有可行性。
第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩方法的分类
多媒体数据压缩处理一般有两个过程：一是编码过程，即压缩过程。二是解码过程，即还原压缩数据的过程。
多媒体数据压缩方法根据不同的依据有不同的分类。
1．根据质量有无损失分为：有损编码和无损编码。
2．根据其作用域在空间域或频率域分为：空间方法、变换方法和混合方法。
3．根据是否自适应分为：自适应编码和非适应编码。
第三章 多媒体数据压缩编码技术第三章 多媒体数据压缩编码技术
预测编码预测编码方法是在图像数据和语音信号数据压缩中都得到广泛应用和研究的一种压缩编码方法，是针对数据的统计冗余进行压缩的一种方法。 预测编码法的理论基础是现代统计学和控制论，主要是通过减少数据的相关性来实现数据的压缩。比如当前像素的灰度或颜色信号，数值上与其相邻像素总是比较接近，除非处于边界状态。那么，当前像素的灰度或颜色信号的数值，可用前面已出现的像素的值进行预测,(估计 )，得到一个预测值 (估计值 )，将实际值与预测值求差，对这个差值信号进行编码、传送，这种编码方法称为预测编码方法。
3.2 编码方法介绍
变换编码
变换编码也是一种对统计冗余进行压缩的方法。
变换编码的思路是先对信号进行某种函数变换，把数据转换成另一种表示形式，
从信号的一种表示空间变换到另一种表示空间，然后在变换后的域上，对变换后的信号进行编码。这种变换有利于实现某一特定目标，将使数据量减少，以利于数据的传输和存储。这种变换的反向进行，即反变换，就可以恢复原来的数据。
变换编码是一种失真编码方法，采用不同的变换方式，压缩的数据量和压缩速度都不同。 变换编码技术比较成熟，广泛应用于各种图像数据的压缩，如单色图像、彩色图像、静止图像、运动图像，以及多媒体计算机技术中的电视视频帧内图像压缩和帧间图像压缩等。
3.2 编码方法介绍第三章 多媒体数据压缩编码技术
哈夫曼编码哈夫曼是对统计独立信源能达到最小平均码长的编码方法，即最佳码，它完全依据字符出现概率来构造，各码字长度严格按照所对应符号出现概率的大小逆序排列。最佳性可从理论上证明。这种码具有即时性和惟一可译性。
第三章 多媒体数据压缩编码技术第三章 多媒体数据压缩编码技术
JPEG标准
MPEG标准
3.3 多媒体数据压缩编码的国际标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
1986年国际电报电话咨询委员会 (CCITI)和国际标准化协会 (ISO)联合组成的一个图像专家小组。 JPEG
是联合图像专家小组的英文缩写。小组成员多年来一直致力于标准化工作，于 1991年他们开发研制出,多灰度静止图像的数字压缩编码,,它是针对连续色调、
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。
JPEG标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG是指运动图像专家小组。 MPEG委员会的活动开始于 1988年，
其目标是要在 1990年建立一个标准的草案。 MPEG和 JPEG两个专家小组，都是在 ISO领导下的专家小组，其小组成员也有很大的交叠。 JPEG的目标是专门集中于静止图像压缩,MPEG的目标是针对活动图像的数据压缩，但是静止图像与活动图像之间有密切关系。一个视频序列图像，可以看作为独立编码的静止图像序列，只是以视频速率顺序地显示。
MPEG标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-1标准即多媒体运动图像和伴音的数据压缩编码标准，
包括三个部分,MPEG视频,MPEG音频和 MPEG系统。是 1992年正式通过的 ISO/IEC11172号标准。包括：
MPEG系统委员会 (MPEG System)MPEG视频委员会 (MPEG
Video)MPEG音频委员会 (MPEG Audio)，这 3个委员会分别制定出
3个子标准,ISO／ IEC 11172-1,11172-2和 11172-3。
MPEG-1标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-2提供了用于专业视频及通信广播、存储媒体等完全符合 ITU-601标准分辨率的通用活动图像编码标准，而且它是高画质数字图像存储媒体 DVD的活动图像压缩标准，是 ATSC的 DTV
系统和欧洲 DVB系统选用的国际标准。
与 MPEG-1标准相同,MPEG-2标准分为 3部分，即系统部分
(ISO13818-1)、视频部分 (ISO13818-2)和音频部分 (ISO13818-
3)。
MPEG-2标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-4就是为解决多媒体计算机技术中对数据压缩编、解码技术及其遵循标准的高需求而推出的新的国际标准。它的最主要特点是基于内容的压缩编码方法。它是将一幅图像按内容分块，进行编码处理。基于内容或物体截取的子块内信息相关性强，可以产生高压缩比的效果。因此,MPEG-4标准具有高效压缩、基于内容的交互 (操作、编辑、访问等 )及基于内容的分级扩展等特点。它的服务对象不仅是数字光盘存储和数字电视，
还包括通信、娱乐和信息家电等领域，并且与 Internet的迅速发展相匹配。
MPEG-4标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-7作为 MPEG家族中的一个新成员，正式名称叫作,多媒体内容描述接口,(Multimedia Content Description
Interface)。它将为各种类型的多媒体信息规定一种标准化的描述，这种描述与多媒体信息的内容本身一起，支持用户对其感兴趣的各种,资料,的快速、有效地检索。它将各种类型的多媒体信息规定为一种标准化的描述，不管多媒体资料的表示格式如何，不管它采用什么压缩形式，利用 MPEG-7标准规定的标准化描述，就可以方便地被索引和检索了。
MPEG-7标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-21的正式名称为多媒体框架
(Multimedia Framework)。是将标准集成起来支持和谐的技术以管理多媒体商务。
MPEG-21标准
JPEG标准
MPEG标准教学目标
3.1 多媒体压缩的重要性和分类
多媒体数据压缩的必要性
多媒体数据压缩的可行性
多媒体数据压缩方法的分类第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩的必要性数字化的视频和音频信号的数量之大是非常惊人的,例如,
1、具有电话质量的未压缩语音取样速率为 8kHz，采用每样值 8比特进行量化，产生一个 64Kb／ s的数据流。需要的存储空间是每秒 8KB。
2、数字视频图像的数据量设：分辨率为 640× 480的彩色图像，一幅图像有 307,200个像素。若每个像素用 24bit表示，则一幅画面就需要（ 307,200× 24）约为
0.92MB的存储空间。按每秒播放 25幅，则一秒钟的数据量是 23MB。
一张 650MB的光盘，存放这样未经压缩的视频数据，只能播放约 28
秒。
由此可见，在多媒体系统中，对多媒体数据进行压缩是非常必要的。
第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩的可行性
信息量：数据量 +数据冗余，多媒体数据内部存在数据的冗余性，有着不同类型的冗余数据,1．空间冗余 2．时间冗余 3．统计冗余 4．结构冗余
5．知识冗余 6．视觉冗余 7．图像区域的相同性冗余。
数据压缩就是将庞大数据中的冗余信息去掉，即去掉数据之间的相关性，保留相互独立的信息分量。所以说，多媒体数据是可以被压缩的，即具有可行性。
第三章 多媒体数据压缩编码技术多媒体数据压缩方法的分类
多媒体数据压缩处理一般有两个过程：一是编码过程，即压缩过程。二是解码过程，即还原压缩数据的过程。
多媒体数据压缩方法根据不同的依据有不同的分类。
1．根据质量有无损失分为：有损编码和无损编码。
2．根据其作用域在空间域或频率域分为：空间方法、变换方法和混合方法。
3．根据是否自适应分为：自适应编码和非适应编码。
第三章 多媒体数据压缩编码技术第三章 多媒体数据压缩编码技术
预测编码预测编码方法是在图像数据和语音信号数据压缩中都得到广泛应用和研究的一种压缩编码方法，是针对数据的统计冗余进行压缩的一种方法。 预测编码法的理论基础是现代统计学和控制论，主要是通过减少数据的相关性来实现数据的压缩。比如当前像素的灰度或颜色信号，数值上与其相邻像素总是比较接近，除非处于边界状态。那么，当前像素的灰度或颜色信号的数值，可用前面已出现的像素的值进行预测,(估计 )，得到一个预测值 (估计值 )，将实际值与预测值求差，对这个差值信号进行编码、传送，这种编码方法称为预测编码方法。
3.2 编码方法介绍
变换编码
变换编码也是一种对统计冗余进行压缩的方法。
变换编码的思路是先对信号进行某种函数变换，把数据转换成另一种表示形式，
从信号的一种表示空间变换到另一种表示空间，然后在变换后的域上，对变换后的信号进行编码。这种变换有利于实现某一特定目标，将使数据量减少，以利于数据的传输和存储。这种变换的反向进行，即反变换，就可以恢复原来的数据。
变换编码是一种失真编码方法，采用不同的变换方式，压缩的数据量和压缩速度都不同。 变换编码技术比较成熟，广泛应用于各种图像数据的压缩，如单色图像、彩色图像、静止图像、运动图像，以及多媒体计算机技术中的电视视频帧内图像压缩和帧间图像压缩等。
3.2 编码方法介绍第三章 多媒体数据压缩编码技术
哈夫曼编码哈夫曼是对统计独立信源能达到最小平均码长的编码方法，即最佳码，它完全依据字符出现概率来构造，各码字长度严格按照所对应符号出现概率的大小逆序排列。最佳性可从理论上证明。这种码具有即时性和惟一可译性。
第三章 多媒体数据压缩编码技术第三章 多媒体数据压缩编码技术
JPEG标准
MPEG标准
3.3 多媒体数据压缩编码的国际标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
1986年国际电报电话咨询委员会 (CCITI)和国际标准化协会 (ISO)联合组成的一个图像专家小组。 JPEG
是联合图像专家小组的英文缩写。小组成员多年来一直致力于标准化工作，于 1991年他们开发研制出,多灰度静止图像的数字压缩编码,,它是针对连续色调、
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。
JPEG标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG是指运动图像专家小组。 MPEG委员会的活动开始于 1988年，
其目标是要在 1990年建立一个标准的草案。 MPEG和 JPEG两个专家小组，都是在 ISO领导下的专家小组，其小组成员也有很大的交叠。 JPEG的目标是专门集中于静止图像压缩,MPEG的目标是针对活动图像的数据压缩，但是静止图像与活动图像之间有密切关系。一个视频序列图像，可以看作为独立编码的静止图像序列，只是以视频速率顺序地显示。
MPEG标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-1标准即多媒体运动图像和伴音的数据压缩编码标准，
包括三个部分,MPEG视频,MPEG音频和 MPEG系统。是 1992年正式通过的 ISO/IEC11172号标准。包括：
MPEG系统委员会 (MPEG System)MPEG视频委员会 (MPEG
Video)MPEG音频委员会 (MPEG Audio)，这 3个委员会分别制定出
3个子标准,ISO／ IEC 11172-1,11172-2和 11172-3。
MPEG-1标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-2提供了用于专业视频及通信广播、存储媒体等完全符合 ITU-601标准分辨率的通用活动图像编码标准，而且它是高画质数字图像存储媒体 DVD的活动图像压缩标准，是 ATSC的 DTV
系统和欧洲 DVB系统选用的国际标准。
与 MPEG-1标准相同,MPEG-2标准分为 3部分，即系统部分
(ISO13818-1)、视频部分 (ISO13818-2)和音频部分 (ISO13818-
3)。
MPEG-2标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-4就是为解决多媒体计算机技术中对数据压缩编、解码技术及其遵循标准的高需求而推出的新的国际标准。它的最主要特点是基于内容的压缩编码方法。它是将一幅图像按内容分块，进行编码处理。基于内容或物体截取的子块内信息相关性强，可以产生高压缩比的效果。因此,MPEG-4标准具有高效压缩、基于内容的交互 (操作、编辑、访问等 )及基于内容的分级扩展等特点。它的服务对象不仅是数字光盘存储和数字电视，
还包括通信、娱乐和信息家电等领域，并且与 Internet的迅速发展相匹配。
MPEG-4标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-7作为 MPEG家族中的一个新成员，正式名称叫作,多媒体内容描述接口,(Multimedia Content Description
Interface)。它将为各种类型的多媒体信息规定一种标准化的描述，这种描述与多媒体信息的内容本身一起，支持用户对其感兴趣的各种,资料,的快速、有效地检索。它将各种类型的多媒体信息规定为一种标准化的描述，不管多媒体资料的表示格式如何，不管它采用什么压缩形式，利用 MPEG-7标准规定的标准化描述，就可以方便地被索引和检索了。
MPEG-7标准第三章 多媒体数据压缩编码技术
MPEG-21的正式名称为多媒体框架
(Multimedia Framework)。是将标准集成起来支持和谐的技术以管理多媒体商务。
MPEG-21标准
