02-必要性和可行性.ppt

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1、第二章第二章 多媒体信息处理多媒体信息处理 必要性和可行性必要性和可行性1第2章 多媒体信息处理的必要性和可行性2.1多媒体信息的特点 2.2 信息压缩的必要性 2.3 信息压缩的可行性 2.4 数据压缩技术的性能指标 练习与思考题 22.1 多媒体信息的特点多媒体信息的特点r数据量大数据量大n和文本信息相比和文本信息相比,语音、图像的信息量十分庞语音、图像的信息量十分庞大大r码率可变、突发性强码率可变、突发性强n多媒体信息的数据流其码率是随着不同的信息多媒体信息的数据流其码率是随着不同的信息内容、内容、所处的不同时间而不断变化的。所处的不同时间而不断变化的。r复合信息多、同步性、实时性要求高

2、复合信息多、同步性、实时性要求高n传输的是两种或两种以上媒体的复合信息，传输的是两种或两种以上媒体的复合信息，各类信息之间存在着很强的关联，各类信息之间存在着很强的关联，32.2 信息压缩的必要性信息压缩的必要性r根据采样定理，根据采样定理，仅当采样频率大于或等于仅当采样频率大于或等于2倍倍的原始的原始信号的频率时，信号的频率时，才能保证采样后的信号才能保证采样后的信号可被保真地恢复为原始信号。可被保真地恢复为原始信号。例：一般彩色电视信号，例：一般彩色电视信号，设代表光强设代表光强Y=4 MHz、色彩色彩I=1.3 MHz和色饱和度和色饱和度Q=0.5 MHz原始图像数原始图像数据据 一秒钟

3、电视信号数据量：一秒钟电视信号数据量：（4+1.3+0.5）2 8 bit=92.8 Mbit/s音乐音乐：20kHz 20K 2 8 bit=320Kbit/s一分钟数据量：一分钟数据量：320Kbit/s 60=19200Kbit/s=18.75M452.3 信息压缩的可行性信息压缩的可行性r数据中存在冗余数据中存在冗余6信息冗余类型信息冗余类型r空间冗余空间冗余r时间冗余时间冗余r信息熵冗余信息熵冗余r结构冗余结构冗余r知识冗余知识冗余r视觉冗余视觉冗余r其他冗余其他冗余71、空间冗余、空间冗余r图像数据中相邻像素具有强相关性图像数据中相邻像素具有强相关性n相邻像素灰度颜色相同，相邻像素

4、灰度颜色相同，n压缩方法：（空间压缩或帧内压缩）压缩方法：（空间压缩或帧内压缩）o将性质相同的图像块作为一个整体进行描述，将性质相同的图像块作为一个整体进行描述，用极少的数用极少的数据量来表示它，据量来表示它，从而节省了存储空间。从而节省了存储空间。8888像素像素像素像素82、时间冗余、时间冗余r连续媒体经常存在的冗余连续媒体经常存在的冗余n相邻时间数据的相关性相邻时间数据的相关性n压缩方法压缩方法o帧间压缩（时间压缩）帧间压缩（时间压缩）P PP PF1F1F2F2T T93、信息熵冗余、信息熵冗余r信息量：信息量：最大熵：离散无记忆信源，各符号等概出现最大熵：离散无记忆信源，各符号等概出

5、现最大熵：离散无记忆信源，各符号等概出现最大熵：离散无记忆信源，各符号等概出现信息熵：数据所携带的信息量的统计平均信息熵：数据所携带的信息量的统计平均信息熵：数据所携带的信息量的统计平均信息熵：数据所携带的信息量的统计平均每个数据出现的概率不同，所携带的信息量不同每个数据出现的概率不同，所携带的信息量不同每个数据出现的概率不同，所携带的信息量不同每个数据出现的概率不同，所携带的信息量不同104、结构冗余、结构冗余r结构冗余结构冗余n符合某种文理结构符合某种文理结构115、知识冗余、知识冗余r人们通过认识世界而得到某些图像所具有人们通过认识世界而得到某些图像所具有的先验知识和背景知识，的先验知识

6、和背景知识，由此带来的冗余由此带来的冗余称为知识冗余。称为知识冗余。例：马有四条腿例：马有四条腿 鸟有翅膀鸟有翅膀 126.视觉听觉冗余视觉听觉冗余r人的听觉人的听觉/视觉所能识别的范围有限视觉所能识别的范围有限n听觉：听觉：20Hz20kHzn视觉：视觉：26 灰度级灰度级r对听觉对听觉/视觉识别范围以外的信号进行压缩，视觉识别范围以外的信号进行压缩，恢复后仍有满意的主观图像质量恢复后仍有满意的主观图像质量r有损压缩有损压缩132.4 数据压缩技术的性能指标数据压缩技术的性能指标r压缩比压缩比n输入数据量和输出数据量之比输入数据量和输出数据量之比r重现质量重现质量n重现信号与原始信号之间的失

7、真度重现信号与原始信号之间的失真度n有损压缩有损压缩/无损压缩无损压缩n均方差均方差/信噪比信噪比/峰值信噪比峰值信噪比r压缩和解压缩的速度压缩和解压缩的速度n对称压缩对称压缩/非对称压缩非对称压缩14客观评价指标客观评价指标r均方误差：均方误差：r信噪比：信噪比：r峰值信噪比：峰值信噪比：15数据压缩的好处数据压缩的好处r时间域压缩时间域压缩迅速传输媒体信源迅速传输媒体信源r频率域压缩频率域压缩并行开通更多业务并行开通更多业务r空间域压缩空间域压缩降低存储费用降低存储费用r能量域压缩能量域压缩降低发射功率降低发射功率16数据压缩技术实现的衡量标准数据压缩技术实现的衡量标准r压缩比要大压缩比要大r恢复后的失真小恢复后的失真小r压缩算法要简单、速度快压缩算法要简单、速度快r压缩能否用硬件实现压缩能否用硬件实现17练习与思考题练习与思考题r多媒体数据存在哪些类型的冗余？各有什多媒体数据存在哪些类型的冗余？各有什么特点？么特点？r以电视信号位为例说明数据压缩的必要性以电视信号位为例说明数据压缩的必要性和可行性。和可行性。r查阅文献，总结分析查阅文献，总结分析MPEG-4与与AVS标准标准中图像压缩指标。中图像压缩指标。18