計算機文化基礎(第十講)學習筆記

采樣和量化PictureElement

Pixel(像素)(鏈接：

采樣的實質就是要用多少點(這個點我們叫像素)來描述一張圖像，比如，一幅420x570的圖像，就表示這幅圖像是由293400個點所組成。

量化是指要用多大范圍的數值，來表示圖像采樣之后每一個點的色彩信息。例如用3個bits存儲一個點，表示該圖像只能用8種顏色來表現

多媒體數據的信息量舉例1

一頁印在B5(約180mm×255mm)紙上的文件，若以中等分辨率(300dpi)的掃描儀進行采樣，其數據量約6.1Mb，一片650MB的CD-ROM，可存848頁。

1inch=25.4mm

圖像像素點的個數=(300×180)÷25.4×(300×255)÷25.4

每個像素點量化位為1bit/24bit.

黑白圖像文件大小=6403063×1÷1024÷1024=6.1Mb

真彩色圖像文件大小6403063×24÷1024÷1024=147Mb

多媒體數據的信息量舉例2

雙通道立體聲激光唱盤(CD-A)，采樣頻率為44.1KHz,采樣精度(量化)16位/樣本。其一秒時間內的采樣位數為1.35Mb/s，一個650Mb的CD-ROM，可存約1小時的音樂。

文件每秒存儲量(字節/秒)=采樣頻率(Hz)×采樣精度(位)×聲道數/8

44.1×103×16×2÷8=176400B/s=1.35Mb/s

一個650Mb的CD-ROM可存音樂：

650×8÷1.35÷60÷60=1.07H

多媒體數據壓縮的必要性

數字化后的信息，尤其是數字化后的視頻和音頻信號具有數據的海量性，它給信息的存儲和傳輸造成較大的困難，成為阻礙人類有效的獲取和使用信息的瓶頸問題之一。

因此研究和開發新興的有效的多媒體數據壓縮編碼方法，以壓縮的形式存儲和傳輸這些數據將是最好的選擇。

多媒體數據壓縮的可能性

信息量與數據量的關系：

I=D-du

I——信息量

D——數據量

du——冗余量

數據冗余是指信息所具有的各種性質中多余的無用空間，其多余的冗余程度叫做“冗余度”。

圖像數據的冗余性

l空間冗余規則物體的表面具有物理相關性，將其表面數據化后表現為數據冗余。

l時間冗余視頻信號和動畫一般為位于一時間區間的一組連續畫面，其中的相鄰幀往往包含相同的背景和移動物體，只不過移動物體所在的空間位置有所不同，所以后一幀的數據與前一幀的數據有許多共同的地方，這種共同性是由于相鄰幀記錄了相鄰時刻的同一場景畫面。

l結構冗余有些圖像的紋理區，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。例如方格狀的地板圖案等。我們稱此為結構冗余。已知分布模式，可以通過某一過程生成圖像。

l知識冗余有些圖像的理解與某些基礎知識有相當大的相關性，例如，人臉的圖像有固定的結構，這類規律性的結構，可有先驗知識和背景知識得到，我們稱此類冗余為知識冗余。根據已有的知識，我們可以構造其基本模型，并創建對應各種特征的圖像庫。進而圖像的存儲只需要保存一些特征參數，從而可以大大減少數據量。知識冗余是模型編碼主要利用的特性。

l視覺冗余人類視覺系統對于圖像場的任何變化并不是都能感知的。

1.人類視覺系統對亮度變化敏感，而對色度的變化相對不敏感。

2.在高亮度區，人眼多亮度變化敏感度下降。

3.對物體邊緣敏感，內部區域相對不敏感。

4.對整體結構敏感，而隊內部細節相對不敏感。

數據壓縮的條件

l信息冗余冗余即是相同或相似信息的重復。可以在空間范圍重復，也可以在時間范圍重復，可以是嚴格重復，也可以是以某種相似性重復。冗余分為統計冗余和心理視覺聽覺冗余兩大類。

l人類不敏感因素

對某些頻率的音頻信號不敏感；

人眼也存在“視覺掩蓋效應”，即對亮度比較敏感，而對邊緣的強烈變化不敏感；并且對彩色細節的分辨能力遠比亮度細節的分辨能力低。

數據壓縮與概率

數據壓縮是用編碼實現的

數據壓縮算法的理論基礎

傳統的壓縮編碼是建立在香農(C.E.Shannon)信息論的基礎上，它以經典的集合論為基礎，用統計概率模型來描述信源，但是它未考慮信息接受者的主觀特性及事件本身的具體含義，重要程度和引起的后果。壓縮編碼的發展歷程實際是以香農信息論為出發點，不斷完善的過程。

行程編碼算法

行程編碼(RLE，Run-length encoding)

原則：重復的數據值序列(或稱為“流”)用一個重復次數和單個數據值來代替。

常用編碼格式

控制符

重復次數

被重復對象

例如，字符串

RTAAAASDEEEEE經RLE壓縮后為：

RT*4ASD*5E

預測編碼原理

預測編碼是根據離散信號之間存在著一定關聯性的特定，利用前面一個或多個信號預測下一個信號進行，然后對實際值和預測值的差(預測誤差)進行編碼。

壓縮評價指標

衡量一種壓縮技術的三個重要指標

l壓縮比要大

l恢復效果要好，要盡可能的恢復原始數據。

l實現壓縮的算法要簡單，壓縮解壓速度快，竟可能的做到實時壓縮、解壓。

從技術應用目的評價壓縮指標

l面向存儲的技術

l面向傳輸的技術

多媒體數據壓縮編碼的國際標準

l音頻編碼技術標準：G系列標準

lJPEG，連續色調靜止圖像壓縮標準

lH.261,H.263，適用于ISDN上的會議電視/可視電話

lMPEG系列標準

運動圖像壓縮編碼標準MPEG

1.MPEG系列標準

MPEG專家小組承擔制定了可用于數字存儲介質上的視頻及其關聯音頻的國際標準。

2MPEG1：著眼于解決多媒體的存儲問題。

l用于數據速率高達大約1.5Mbit/s的數字存儲媒體的活動圖像和伴音編碼。

l視頻數據壓縮率1/100-1/200，音頻壓縮率為1/6.5.

lMPEG1t提供每秒30幀352*240分辨率的圖像。

MPEG-1音頻壓縮

MPEG-1音頻壓縮利用編碼技術，將源文件重新進行編碼壓縮，其次是利用數據壓縮，將人類聽覺中的不敏感部分刪除，從而達到縮小文件尺寸的目的。音頻層根據壓縮質量和編碼復雜度分為Layer 1 , Layer2 , Layer3三層

。

■MPEG-1Audio Layer3

ISDN聲音傳輸1:10——1:12壓縮比■MPEG-1Audio Layer2

數字廣播聲音、CD、

VCD、數字音樂1:6——1:8壓縮比■MPEG-1Audio Layer1

數字盒式磁帶1:4壓縮比■Wave原始文件

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机基础知识第十讲,计算机文化基础（第十讲）学习笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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