第6讲数据压缩原理与方法 第三章数据压缩技术 31数据压缩的基本原理 31.1数据压缩的可行性 3.12压缩模型的构成原理 3数据压缩方法分类 33常用压缩编码方法 33.1信息熵编码 1.熵编码的基本原理 2. Huffman编码方法 3.行程编码方法 4.算术编码方法
第 6 讲 数据压缩原理与方法 第三章 数据压缩技术 3.1 数据压缩的基本原理 3.1.1 数据压缩的可行性 3.1.2 压缩模型的构成原理 3.2 数据压缩方法分类 3.3 常用压缩编码方法 3.3.1 信息熵编码 1. 熵编码的基本原理 2. Huffman编码方法 3. 行程编码方法 4. 算术编码方法
第三章数据压缩技术 多媒体应用普及的难题:巨量数据的存储和传输 解决途径: ①大容量的光盘存储技术(如: CD-ROM) ②高速CPU/ Cache/图形加速器一芯片集成 ③宽带高速网络通信技术 ④数据压缩技术(软件算法,专用芯片) 31数据压缩的基本原理 压缩目的:①减少存储量,以节省存储开销 ②降低实时传输量,以提高数据传输效率 ③提取结构数据特征,以供模式识别与特征分析
第三章 数据压缩技术 多媒体应用普及的难题：巨量数据的存储和传输 解决途径： ① 大容量的光盘存储技术（如：CD-ROM） ② 高速CPU／Cache／图形加速器 — 芯片集成 ③ 宽带高速网络通信技术 ④ 数据压缩技术（软件算法，专用芯片） 3.1 数据压缩的基本原理 压缩目的：① 减少存储量，以节省存储开销 ② 降低实时传输量，以提高数据传输效率 ③ 提取结构数据特征，以供模式识别与特征分析
3.1.1数据压缩的可行性 1.数据压缩的必要性 ①视频数据量:根据采样定理,对NTSC彩电信号进行数字化 Idate=(4+1.5+0.5)MHz×2×8bit/s=96Mbit/s ②音频数据量:由实验得出,语音带宽为4KHz.数字化后 Adae=4KHz×2×8bit/s=64Kbit/s 可见,数字图像是数字音频数据量的1000倍以上 ③光盘存储能力:一张 CD ROM光盘的标准容量是650MB; 由于每字节含2位校验位,即附加数据占25%,故 光盘的视频存放量=650×8/(96×(1+0.25))=43sec 结论:即使拥有大容量的光盘存储设备和高速CPU的计算机, 仍需采用数据压缩技术,使PC机能适应运动图像处理要求
3.1.1 数据压缩的可行性 1. 数据压缩的必要性 ① 视频数据量：根据采样定理，对NTSC彩电信号进行数字化 Idate = (4 + 1.5 + 0.5)MHz×2×8bit／s = 96Mbit／s ② 音频数据量：由实验得出,语音带宽为4KHz. 数字化后 Adate = 4KHz×2×8bit／s = 64Kbit／s 可见，数字图像是数字音频数据量的1000倍以上 ③ 光盘存储能力：一张CD_ROM光盘的标准容量是650MB； 由于每字节含2位校验位，即附加数据占25%，故 光盘的视频存放量＝650×8／(96×(1 + 0.25))＝43sec 结论：即使拥有大容量的光盘存储设备和高速CPU的计算机， 仍需采用数据压缩技术，使PC机能适应运动图像处理要求
2.数据的可压缩性 数据压缩的可能性:各种媒体数据内部存在冗余及相关性; 可采用不同编码与解码算法以减弱相关性,达到压缩目的 数据冗余类型:是有效采用各种压缩算法的基本依据 1)空间冗余 ①图像灰度或颜色等特性基本相同的视觉区域 ②编码符号序列中的码字冗余,称信息熵冗余 例:像素点P(x,y)具有邻域强相关性一空间冗余 P(x,y+1) P(x-1,y)P(x, y)P(x+1,y) P(x,y-1)
2.数据的可压缩性 数据压缩的可能性：各种媒体数据内部存在冗余及相关性； 可采用不同编码与解码算法以减弱相关性，达到压缩目的 数据冗余类型：是有效采用各种压缩算法的基本依据 ⑴ 空间冗余 ① 图像灰度或颜色等特性基本相同的视觉区域 ② 编码符号序列中的码字冗余，称信息熵冗余 例：像素点P(x,y)具有邻域强相关性 — 空间冗余
(2)时间冗余 ①相邻图幅间(帧间)或相邻音域间的重复与渐变部分 ②人眼视觉暂留特性导致感受与实际之间存在瞬间差异 例:F1和F2间时域相关一具有时间冗余 FI (3)其他冗余:结构冗余;知识冗余 小结:数据可压缩性可用 数据D所携带的信息量I及其冗余特征来表示,即 I=D一du 其中,D为数据量,du为D中的数据冗余量
⑵ 时间冗余 ① 相邻图幅间（帧间）或相邻音域间的重复与渐变部分 ② 人眼视觉暂留特性导致感受与实际之间存在瞬间差异 例：F1和F2间时域相关 — 具有时间冗余 ⑶ 其他冗余：结构冗余；知识冗余 小结：数据可压缩性可用 数据D所携带的信息量I及其冗余特征来表示，即 I＝ D － du 其中，D为数据量，du为D中的数据冗余量