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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,主讲人：王美丽,多媒体技术与应用,第三章 多媒体数据压缩,回 顾,媒体概述,（常见的媒体,元素、种类、性质和特点,）,2.,多媒体计算机系统,（,硬件系统、软件系统、外部设备,）,本 节 内 容,多媒体数据压缩概述,（压缩的,必要性,、,可行性,）,2.,多媒体数据压缩算法,（分类、,霍夫曼编码,）,1,.1,概述,-,数据压缩的必要性,1.,媒体元素,种类,繁多；,2.,多媒体,数据量巨大,；,数据压缩的必要性-,数据量大,原始媒体信息,数字化,后的数据量巨大,例1：一页B,5,（180*255）大小的文件，以中等分辨率300dpi、8位色方式扫描，其数据量为6.61MB。,保存一部鹿鼎记（1813页）需要11983.93M,650M的CD需要19张,数据压缩的必要性-,数据量大,音频,数据,例2：立体声的激光唱盘，采样频率为44100Hz，16bit，立体声 (2声道)，则1分钟的总数据量约为10MB。,假定一首歌曲5分钟,650M的CD只能存储10首歌曲,数据压缩的必要性-,数据量大,对于,视频,，数据量的问题则更加突出。,例3：采用PAL制式，采样格式为4：4：4，24位色，则一秒钟的视频数据量就可达31.3MB。,电影龙骑士时长100分钟,650M的CD需要约289张,1,.1,概述,-,数据压缩的必要性,1.,媒体元素,种类,繁多；,3.,存储、处理,与,传输,问题；,2.,多媒体,数据量巨大,；,1,.,2 概述,-,数据,压缩的可行性,信息是有用的数据，而,冗余,数据就是,重复数据,或者,不敏感因素,，可以压缩掉。,冗余数据,与,不敏感因素,为数据压缩技术的应用提供了,可能,。,冗余数据,有用数据,多媒体数据包括,数据压缩可行性,冗余,(,重复数据、可忽略数据,),44.1kHz / Stereo,1.3MB,22.0kHz / Nomo,0.3MB,Stop,重复数据,可忽略数据,不敏感因素,(,颜色、亮度、频率、细节,),2,24,颜色,(16,777,216,色,),2,8,颜色,(256,色,),2,.,1,压缩算法,-,数据,压缩分类,无损压缩编码 压缩数据还原后，与原始数据一致，无损失,无损压缩编码,(可逆编码),霍夫曼编码,算 术 编 码,行 程 编 码,香农范诺编码,有损压缩编码 压缩后再还原的数据有损失,有损压缩编码,(不可逆编码),预测编码,PCM / ADPCM,混 合 编 码,JPEG / MPEG,2.2 霍夫曼编码,-,问题背景,远距离数据通信，需要将文字转换成二进制的字符串，用0，1码的不同排列来表示字符串。,例如需要传送报文,“,information engineering,”,，用到了,10,个字符：,i,：,4,次；,n,：,5,次；,e,：,3,次；,o, g, r,各2次；,f, m, a, t,各1次，现在要为这些字母设计编码，最简单的二进制编码是等长编码，由于只用到,10,个字符，只要用,4,位二进制编码即可区别，共需要传输（,4,+,5,+3+,2,*,3,+,4*1,）*,4,=,88,个二进制位。,在实际中，我们往往更希望报文长度尽可能的短，那么是否有一种编码方式能够实现呢？,霍夫曼编码,2,.,3,霍夫曼编码-,原理,根据信息出现,概率的分布特性,进行压缩编码。,戴维,霍夫曼(1952),最佳编码定理：,对于出现概率大的信息符号以短字长编码，对于出现概率小的信息符号以长字长编码。,2,.,4,霍夫曼编码-,具体步骤及举例,（,1,）,概率统计,。,（,2,）,概率大小,排序。,（,3,）,最后两个小概率相加，,概率个数,-1,。,（,4,）,重新排序,。,（,5,）重复步骤（,3,），直到最后概率之和为1的根。,（6）以,二进制码元,（,0,，,1,）赋值（如大概率用“,0,”表示，小概率用“,1,”表示），构成霍夫曼码字，至此编码结束。,例子：,设有输入图像的灰度级X=x1,x2,x3,x5，出现的概率分别为P=P(xi)0.5,0.2,0.2,0.04,0.06，做出霍夫曼编码。,2,.,5,霍夫曼编码-,动画演示,概率统计,：i（4/22）；n(5/22)；e(3/22)；o(2/22)；g(2/22)；r(2/22)；f(1/22)；m(1/22)； a(1/22)； t(1/22),编码：f:0000 g:1100 m:0001 r:1101 e:001,i:111 a:0100 t:0101 o:011 n:10,编码长度：3*4+2*5+（4+4+4+4）*1+（3+4+4）*2+3*3=69,课堂小练习,2,.,6,霍夫曼编码-,特点,霍夫曼编码码字字长参差不齐。,霍夫曼方法构造出来的码不是唯一的。,分支赋值不唯一。,两个消息概率相等。,3.,霍夫曼编码对不同的信源的编码效率是不同的：,当信源概率相等时,其编码效率最低。只有在概率分布很不均匀时,霍夫曼编码才会收到显著的效果,。,2,.,7,霍夫曼编码-,图像应用举例,以小麦条锈病为例：,压缩比约为：7,以小麦叶绣病为例：,压缩比约为：11,2,.,7,霍夫曼编码-,图像应用举例,总 结,多媒体数据压缩,必要性,多媒体数据压缩,可行性,霍夫曼编码,2,.,8,霍夫曼编码-,作业,利用,霍夫曼编码,对下面这段文字进行编解码。,Wanted ：violin. Cant pay much. Call.Why did i notice that? i wondered, since i rarely looked at the classified ads. i laid the paper on my lap and closed my eyes, remembering what had during the great depression, when my family struggled to make a living on our farm. i,too, wanted a violin, but we didnt had the money.When my older twin sister began showing a talent in music, Harrit Anne learnt to play grandmas upright piano, when Suzanne turned to Daddys violin, simple tunes soon became beautiful melodies as the twins played more and more. Caught up by the rhythem of the music, my baby brother danced around while Daddy hammed and Mother whistled. I justed listened.When my arms grew long enough, I tryed to play Suzannes violin, I loved the mellow sound of the firm how drawn across the strings.Oh, how I wanted one!But I know it was out of the question.It was not a good year.At harvest the crops didnt bring as much as we had hoped, I couldnt wait any longer to ask:daddy, may I have a violin of my own?Cant you use Suzannes?Id like to be in the orchestra, too,and we cant use the same violin at the same time.Daddys face looked sad.That night, and many following nights, I heard him remind god in our family devotions,. and Lordl,Mary Lou wants her own violin.,谢谢大家！,视频图片欣赏,
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