多媒体数据压缩技术概述 压缩算法 国际标准
多媒体数据压缩技术概述 压缩算法 国际标准(2009-06-24 19:32:16)
标签：杂谈
多媒体数据压缩技术概述
*多媒体信息技术发展的特点是数字化以后其数据量特别大，尤其是动态图像更为明显，另一个重要特点是实时性，因此多媒体信息的数据压缩技术是多媒体技术发展和应用的关键技术之一如
1）假定一首2分55秒的CD音质的歌曲，采样频率为44.1KHz，量化位数为16bit，双声道，则每秒钟的数据量为
44.1KHz*16bit*2＝176.4KB
2假定屏幕分辨率为768*512，一幅满屏的真彩色静态图像的数据量为
768*512*24bit＝1.125MB
3）假定不含声音的一分钟视频，屏幕分辨率为768*512，每秒25帧，则数据量为
768*512*24bit*25*60秒＝1.65GB
*由例可见，多媒体信息的数据量很大，如做任何形式的压缩处理，信息的保存，传输和携带都有问题，
*多媒体数据压缩不仅是必要的而且也是可能的，原因是，多媒体文，声，静态图像，动态图像等信源有极强的相关性，也就是说有大量的冗余信息，数据压缩就是将庞大数据中的冗余信息去掉（去掉数据之间的相关性）保留相互独立的信息量如
1）假定某信源数字化后的符号串为[**************]00，可以表示为41405140，在这里41意味着4个符号1，40意味着4个0，以此类推
2）动态图像由很多帧组成，帧与帧之间的画面几乎相同，存在冗余，帧自身具有相关性，也存在冗余，
多媒体数据压缩算法
1压缩评价
*衡量一种数据压缩技术好坏有三个重要指标
*压缩比要大
*恢复效果要好，要尽可能地恢复原始数据
*实现压缩算法要简单，压缩，解压速度快，尽可能地做到实时压缩，解压
2压缩分类
*数据压缩的方法种类繁多，根据解码后数据与原始数据是否完全一致来进行分类，数据压缩方法一般被划分为两类
1）无损压缩是指使用压缩后的数据进行重构（或者叫做还原，解压缩），重构后的数据与原来的数据完全相同，无损压缩用于要求重构后的信号与原始信号完全一致的场合，如磁盘文件的压缩，根据目前的技术水平，无损压缩算法一般可以把普通文件的数据压缩到原来的1/2～1/4，
2）有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构，重构后的数据与原来的数据有所不同，但不会让人对原始资料表达的信息造成误解，有损压缩适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合，如图像和声音可采用有损压缩，因为其中包含的数据往往多于我们视频系统和听觉系统所能接收的信息，丢掉一些数据不至于对声音或者图像所表达的意思产生误解，但可大大提高压缩比
应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分类为
1）无损压缩编码种类
*哈夫曼编码
*算术编码
*行程编码
*Lempel zey编码
2）有损压缩编码种类
*预测编码：DPCM，运动补偿
*频率域方法：正文变换编码（如DCT），子带编码
*空间域方法：统计分块编码
*模型方法：分形编码，模型基编码
*基于重要性：滤波，子采样，比特分配，矢量量化
多媒体压缩的国际标准
1JPEG标准
*国际标准化组织所提出的“多灰度连续色调静止图像的数字压缩编码（JPEG），目前在多媒体领域得到广泛应用
*分为两大类，第一类是基于DCT的有损压缩编码，第二类是基于DPCM的无损压缩编码，无损压缩比大约为4：1，有损压缩比在10：1，～100：1之间，当有损压缩比不大于40：1时，经压缩并还原的图像比原始图像，在色彩，清晰度，颜色分布等方面视觉误差不大，基本上保持原始图像的风貌
*MPEG系列标准包括MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,MPEG-7和MPEG-21
每个标准都是建立在前调标准的基础之上
1）MPEG-1：名称为大约高达1.5Mbps速率的数字存储媒体的运动图像及其伴音编码
2）MPEG-2：名称为运动图像及其伴音信息的通用编码，与MPEG-1是目前成熟的广泛应用的标准
3）MPEG-4：名称为甚低速率视听编码，作为一个开放的标准出现在市场上并受到了瞩目，并为多家厂商所采用
4）MPEG-7，名称为多媒体内容描述接口，MPEG-1到4解决了多媒体环境下存储，传输和处理声音图像信息问题，但还没有能够解决多媒体信息的检索问题工具，MPEG-7的目标就是产生一种描述多媒体信息的标准，并将该描述的内容相联系，以实现快速有效的检索
5）MPEG-21：目的在于用多媒体框架将各种服务，例如多媒体家庭服务，多媒体商业服务等，综合在一起并进行标准化，以此支持各种不同应用领域，实现对知识产权的管理和数字媒体内容的保护
3.H.264标准
*数字视频技术广泛应用于通信，计算机，广播电视等领域，带来了会议电视，可视电话及数字电视，媒体存储等一系列应用，促使了许多视频编码标准的产生
*ITU-T与ISO/IEC是制定视频编码标准的两大组织
*ITU-T标准包括H.261,H.263,H.264主要应用于视频存储（DVD），广播电视，因特网或无线网上的流媒体等
*两个组织也共同制定了一些标准，H.262标准等同于MPEG-2的视频编码标准，而最新的H.264标准则被纳入MPEG-4的第10部分