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1、,数字媒体处理技术,课程定位,2017/12/22,提纲,1.1 数字媒体的基本概念1.2 数字媒体处理关键技术1.3 数字媒体标准简介1.4 数字媒体技术的应用,4,1.1 数字媒体的基本概念,计算机的社会角色 计算 信息交流 智能服务,信息交流(人类发展和人的成长/计算机发展)情感语言文字bits (简单化、精确化) 情感语言文字bits (原始信号频率的2倍时， 采样信号才可以保真地恢复为原始信号。,Step 2:量化与失真,将采样样本的幅度按照量化级别决定其取值的过程。目的是将采样样本的幅度值离散化。量化之前需要规定量化级，比如8级，16级，256级等。量化是一个对一的映射。,例如：画
2、图软件的颜色级别,为什么感知很重要？,失真评价的基础http:/www.libertarian.on.ca/images/Florida%20Recount.jpg,Step 3:编码与压缩,编码用相应位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级。如果有N个量化级为，那么对应的二进制位数就为log2N。当N16，二进制需要4位。经过编码之后，每个样本都表示为相应的二进制代码。脉冲编码调制（PCM，Pulse Code Modulation）,完成模拟信号的数字化,为什么需要数据压缩？,压缩编码的理论基本原理从信息论的角度来看，压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去除确定的信息(可推知的
3、)，也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。信息冗余的例子你的朋友，Helen，将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。 (23*2+10=56个半角字符)你的朋友将于明天晚上 6点零5分在虹桥机场接你。 (20*2+3=43个半角字符）Helen将于明晚6点在虹桥接你。 (10*2+7=27个半角字符）结论：只要接收端不会产生误解，就可以减少承载信息的数据量。,多媒体领域中的冗余分类,统计冗余空间冗余规则物体的物理相关性时间冗余视频与动画画面间以及音频帧间的相关性信息熵冗余编码冗余数据与携带的信息结构冗余纹理冗余规则纹理、相互重叠的结构表面视/听觉冗余视觉、听觉敏感度和非线
4、性感觉知识冗余凭借经验识别,数据压缩,数据压缩可分成两种类型无损压缩有损压缩 无损压缩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用于要求重构的信号与原始信号完全一致的场合。一个很常见的例子是磁盘文件的压缩。有损压缩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，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解。适用于重构信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。,压缩策略,无损压缩(Lossless Compression)哈夫曼编码(Huffman Coding)自适应哈夫曼编码Lempel-Ziv-Welch (LZW)用于GIFJPEG-LS有
5、损压缩(Lossy Compression)JPEGH.261, MPEG-1, MPEG-2无损+有损(Lossless and Lossy Together)JPEG 2000,数据压缩的性能指标,衡量压缩算法的三个主要性能指标（1）压缩比；（2）压缩质量（失真）；（3）压缩与解压缩的速度。不能兼得时要综合考虑压缩质量评价主观评价 ：平均意见得分（MOS）、五分制（优良中差劣）客观评价：均方误差、加权均方误差、信噪比、峰值信噪比（图像）、分段信噪比（音频）、似然比、谱失真测度,编码方式举例：哈夫曼编码(Huffman Coding),Huffman编码属于信息熵编码的方法之一，是根据信源符
6、号出现概率的分布特性而进行的压缩编码。也称为最佳编码，平均码长最短。编码过程：1. 初始化:将信源符号按频率递减顺序排列,输入L;2. 重复如下操作直至L中只有1个结点: (a)从L中取得两个具有最低频率的结点，为它们创建一个父结点； (b)将它们的频率和赋给父结点，并将其插入L;(c) 将树的左右孩子赋符号“0”和“1”，并从L中删除。,哈夫曼编码(Huffman Coding)示例,输入： “ALOHA HAWAII”频率： 4A, 2H, 2I, 1L, 1O, 1 space, 1W96 bits (8 bits * 12 characters) to 32 bits:,A=0, I=
7、100, H=101, L=1100, space=1101, etc.例子：Java applet example at http:/www.cs.sfu.ca/CC/365/li/squeeze/index.html,33,1.3 数字媒体标准简介,为什么需要媒体标准？,数字媒体标准是相关技术与产业之基础！技术基础：采用不同标准的数字媒体，其压缩、编码、传输、内容分析与检索等技术有所不同产业基础：五环相扣技术、专利、标准、产业、应用例子：全球电视竞争的转折点在MPEG-2 (1996),数字媒体领域的主要技术标准,JPEGMPEG系列： MPEG-2/4/7/21H.26x系列：H.261/3/4AVS,JPEG,JPEGJPEG (Joint Photographic Experts Group)标准(ISO 10918)是ISO和ITU联合提出的通用静态图像压缩国际标准。JPEG的重要特性设定压缩参数在解码速度和图像 质量间均衡无损压缩,
