多媒体数据压缩技术
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多媒体数据压缩技术
作者：周碧英
来源：《电脑知识与技术·学术交流》2008年第11期
摘要：多媒体技术把电视式的视听信息传播能力与计算机交互控制功能相结合，使计算机多媒体化，具有数字化全运动、播放、编辑和创作多媒体信息功能。多媒体信息经数字化处理后的数据量非常大，如何在多媒体系统有效地保存和传送这些数据就成为多媒体系统面临的一个最基本的问题,也是最大的难题之一。多媒体数据压缩技术有效地解决这一问题。
关键词：数据压缩；JPEG；MPEG；H.261
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)11-20332-02
1 引言
多媒体计算机的主要特性是能处理数字化的声音、图像以及视频信号。而数字化的声音、图像以及视频信号的数据量非常大，例如在VGA分辨率为640×480的256色彩色图像显示模式中，一帧画面所占的数据量约为300KB，如果采用NTSC制式标准视频30帧/S，则传输率约为26.4MB/S，一个双通道立体声激光唱盘（CD-A），采样频率为44.1kHz，采样精度为16位/样本，其1秒钟的音频数据量为1.41Mb。处理这样大的数据量单纯靠扩大存储容量、增加通讯干线的传输速率和数量是不现实的，因此就出现了对多媒体信息数据进行压缩编码的技术。
2 多媒体数据压缩编码的必要性和可能性
2.1 多媒体数据压缩编码的必要性
由于媒体元素种类繁多，构成复杂，即数字计算机所要处理、传输和存储等对象为数值、文字、语言、音乐、图形、动画、静态图像和电视视频图像等多种媒体元素，并且使它们在模拟量和数字量之间进行自由转换，信息吞吐，存储和传输。数字化信息的数据量十分庞大，无疑给存储器的存储量、通信干线的信道传输率以及计算机的速度都增加了极大的压力。如果单纯靠扩大存储器容量，增加通信干线传输率的办法来解决问题是不现实的。通过数据压缩技术
数据压缩技术综述
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/6417845188.html, 数据压缩技术综述 作者：汪见晗 来源：《科学与财富》2016年第04期 摘要：在现今的电子信息技术领域，正发生着一场有长远影响的数字化革命。由于数字 化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。本文从专利文献的视角对数据压缩技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与数据压缩相关的专利申请趋势、主要申请人分布，介绍了数据压缩技术的重点技术分支及其发展历程，并分析了全球数据压缩技术演进特点，并绘制了国内重点申请人的技术发展路线图。 关键词：数据压缩；发展路线 1 数据压缩介绍 1.1 数据压缩的分类 目前，通用的主流压缩方法分为无损压缩和有损压缩。无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩。数据统计冗余度的理论限制为2：1到5：1，所以无损压缩的压缩比一般比较低。这类方法广泛应用于文本数据、程序和特殊应用场合的图像数据等需要精确存储数据的压缩，通常的无损压缩编码方法有香农-范诺编码，霍夫曼（Huffman）编码，算术编码，字典压缩编码等。 有损压缩方法利用了人类视觉、听觉对图像、声音中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩的过程中损失一定的信息。虽然不能完全恢复原始数据，但是所损失的部分对理解原始图像的影响较小，却换来了比较大的压缩比。有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩，按照应用领域来分，有损压缩编码分为图像压缩编码，视频压缩编码，音频压缩编码。 2 数据压缩专利申请数据分析 本章主要对全球和国内数据压缩专利申请情况以及国内外专利重要申请人进行分析，从中得到技术发展趋势，以及各阶段专利申请人所属的国家分布和主要申请人。其中以每个同族中最早优先权日期视为该申请的申请日，一系列同族申请视为一件申请。 2.1 全球专利申请状况 2.1.1 全球数据压缩专利申请量
多媒体技术基础(数据压缩、标准、音频、图像)作业及答案
第二章作业 作业总体要求： 1.认真独立的完成 2.让文件名重新命名为自己的学号，然后通过http://10.66.4.241提交。 一．选择题 1.下列说法中不正确的是【B】。 A.有损压缩法会减少信息量 B.有损压缩法可以无失真地恢复原始数据 C.有损压缩法是有损压缩 D.有损压缩法的压缩比一般都比较大 2.下列属于无损压缩的是【B 】。 A．WA VE文件压缩成MP3文件 B.TXT文件压缩成RAR文件 C. BMP文件压缩成JPEG文件 D.A VI文件压缩成RM文件 3.图像序列中的两幅相邻图像，后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关， 这是【 D 】。 A. 空间冗余 B.时间冗余 C.信息熵冗余 D.视觉冗余 4.衡量数据压缩技术性能好坏的主要指标是【C】。 （1）压缩比（2）算法复杂度（3）恢复效果（4）标准化 A. （1）（3） B. （1）（2）（3） C. （1）（3）（4） D.全部 5.MPEG标准不包括下列哪些部分【C 】。 A.MPEG视频 B.MPEG音频 C.MPEG系统 D.MPEG编码 6.下列属于静态图像编码和压缩标准的是【B 】。 A．JPEG B.MPEG-1 C．MPEG-2 D.MPEG-4 7.声音信号是声波振幅随时间变化的【A 】信号. A.模拟 B.数字
C.无规律 D.有规律 8.在数字视频信息获取与处理过程中，下述顺序正确的是【A 】。 A.采样、A/D变换、压缩、存储、解压缩、D/A变换 B.采样、D/A变换、压缩、存储、解压缩、A/D变换 C.采样、压缩、A/D变换、存储、解压缩、D/A变换 D.采样、压缩、D/A变换、存储、解压缩、A/D变换 9.一般来说,表示声音的质量越高,则【C 】 A.量化位数越多和采样频率越低 B.量化位数越少和采样频率越低 C.量化位数越多和采样频率越高 D.量化位数越少和采样频率越高 10.5分钟双声道、16位采样位数、44.1kHZ采样频率声音的不压缩数据量是 【 B 】。 A. 48.47MB B. 50.47MB C. 105.84MB D. 25.23MB 11.下列采集的波形声音【 D 】的质量最好。 A、单声道,8位量化，22.05kHz采样频率 B、双声道,8位量化，44.1kHz采样频率 C、单声道,16位量化，22.05kHz采样频率 D、双声道,16位量化，44.1kHz采样频率 12.频率在20HZ-20KHZ的被称为【 A 】 A. 可听声波 B. 次声波 C.超声波 D.超音波 13.MIDI是音乐与【 A 】结合的产物. A.计算机 B.通信 C.高科技 D.通讯 14.Windows中使用录音机录制的声音文本的格式是【B 】 A. MIDI B.WA V C.MP3 D.MOD
数据压缩,算法的综述
数据压缩算法的综述 S1******* 许申益 摘要：数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机通讯领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上一些已经取得的成果，其中包括算术编码、字典式压缩方法以及Huffman码及其改进。 关键字：数据压缩；数据存储；计算机通讯；多媒体技术 1.引言 数据压缩技术在数据通讯和数据存储应用中都有十分显著的益处。在数据的存储和表示中常常存在一定的冗余度，一些研究者提出了不同的理论模型和编码技术降低了数据的冗余度。Huffman 提出了一种基于统计模型的压缩方法，Ziv Jacob 提出了一种基于字典模型的压缩方法。随着数据传输技术和计算机网络通讯技术的普及应用，以及在计算机应用中，应用软件的规模和处理的数据量的急剧增加，尤其是多媒体技术在计算机和通讯两个领域中的出现，使数据压缩技术的研究越来越引起人们的注意。本文综述了在数据压缩算法上的一些已经取得的成果。 本文主要介绍了香农范诺编码以及哈弗曼算法的基本思想，运用其算法的基本思想设计了一个文件压缩器，用Java 语言内置的优先队列、对象序列化等功能实现了文件压缩器的压缩和解压功能。 2数据压缩算法的分类 一般可以将数据压缩算法划分为静态的和动态的两类。动态方法又是又叫做适应性（adaptive）方法，相应的，静态方法又叫做非适应性方法（non-adaptive）。 静态方法是压缩数据之前，对要压缩的数据经过预扫描，确定出信源数据的
数据压缩的基本原理和方法(pdf 87页)
第三章多媒体数据压缩
3.1 数据压缩的 基本原理和方法
3.1 数据压缩的基本原理和方法 ?压缩的必要性 音频、视频的数据量很大，如果不进行处理，计算机系统几乎无法对它进行存取和交换。 例如，一幅具有中等分辨率（640×480）的真彩色图像（24b/像素），它的数据量约为7.37Mb/帧，一个 100MB（Byte）的硬盘只能存放约100帧图像。若要达到每秒25帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量为 184Mb，而且要求系统的数据传输率必须达到184Mb/s。 对于声音也是如此，若采用16b样值的PCM编码，采样速 率选为44.1kH Z ，则双声道立体声声音每秒将有176KB的 数据量。
3.1 数据压缩的基本原理和方法 ?视频、图像、声音有很大的压缩潜力 信息论认为：若信源编码的熵大于信源的实际熵，该信源中一定存在冗余度。 原始信源的数据存在着很多冗余度：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、听觉冗余等。
3.1.1 数据冗余的类型 ?空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。 –一幅图象中同一种颜色不止一个象素点，若相邻的象素点的值相同，象素点间（水平、垂直）有冗余。 –当图象的一部分包含占主要地位的垂直的源对象时，相邻 线间存在冗余。
3.1.1 数据冗余的类型 ?时间冗余：时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。 –音频的前后样值之间也同样有时间冗余。 –若图象稳定或只有轻微的改变，运动序列帧间存在冗余。
多媒体数据压缩技术综述
南昌大学研究生(工程硕士)2006～2007学年第二学期 期末考试试卷 课程名称：《多媒体技术》专业：软件工程 学生姓名：学号：C2007271 学院：信息工程学院得分： 任课教师签：洪春勇时间：2007.8 多媒体数据压缩技术综述 摘要：本文侧重介绍多媒体各种数据类型和数据描述，讨论数据
压缩技术在各种媒体数据上的应用及发展趋势。 关键词：多媒体数据、数据压缩、JPEG、MPEG-4、发展趋势、一、引言 多媒体在我国的定义是：能对多种载体(媒介)上的信息和多种存储体(媒介)上的信息进行处理的技术。多媒体传统关键技术主要集中在以下四类中：数据压缩技术、大规模集成电路（VLSI）制造技术、大容量的光盘存储器（CD-ROM）、实时多任务操作系统。因为这些技术取得了突破性的进展，多媒体技术才得以迅速的发展。网络技术的发展使多媒体技术的应用空间得到了快速拓展。但是网络现状的局限性也使得各种多媒体技术应用受到制约，因此对于多媒体数据的压缩技术显得非常重要和关键。 二、多媒体数据类型及其数据描述 （一）多媒体数据类型 1.文字 文字是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在计算机发展的早期，比较实用的终端为一般文字终端，在屏幕上显示的都是文字信息。由于人们在现实生活中用语言进行交流，所以开始时文字终端比较流行，但是后来出现了图形、图像、声音等媒体，这样也就相应地出现了多种终端设备。在现实世界中，文字是人们进行通信的主要形式，文字包括西文与中文。在计算机中，文字用二进制编码表示，即使用不同的二进制编码来代表不同的文字。
2．音频 音频（Audio）指的是20HZ～20kHz的频率范围，但实际上“音频”常常被作为“音频信号”或“声音”的同义语，是属于听觉类媒体，主要分为波形声音、语音和音乐。 3.视觉媒体 能够利用视觉传递信息的媒体都是视觉媒体。位图图像、矢量图像、动态图像、符号等都是视觉媒体。 4.动画 动画是指运动的画面，动画在多媒体中是一种非常有用的信息交换工具。计算机动画的研究始于20世纪60年代初期。1963年Bell实验室制作了第一部计算机动画片。最初主要集中在二维动画的研制，作为示教和辅助制作传统动画片之用。三维计算机动画的研究始于20世纪70年代初，但真正进入实用化还是80年代中后期。随着具有实时处理能力的超级图形工作站的出现，以及三维造型技术、真实感图形生成技术的迅速发展，推出了一些可生成具有高逼真度视觉效果的实用化、商品化的三维动画系统。20世纪90年代初，计算机动画技术成功地应用于电影特技，取得了出色的成就，由此可见计算机动画技术的重要意义。（二）多媒体数据的描述 1.音频文件 在多媒体声音处理技术中，最常见的几种声音存储格式是：WAVE波形文件，MIDI音乐数字文件和目前非常流行的MP3
多媒体数据压缩实验报告
多媒体数据压缩实验报告 篇一：多媒体实验报告_文件压缩 课程设计报告 实验题目：文件压缩程序 姓名：指导教师：学院：计算机学院专业：计算机科学与技术学号： 提交报告时间：20年月日 四川大学 一，需求分析： 有两种形式的重复存在于计算机数据中，文件压缩程序就是对这两种重复进行了压 缩。 一种是短语形式的重复，即三个字节以上的重复，对于这种重复，压缩程序用两个数字：1.重复位置距当前压缩位置的距离；2.重复的长度，来表示这个重复，假设这两个数字各占一个字节，于是数据便得到了压缩。 第二种重复为单字节的重复，一个字节只有256种可能的取值，所以这种重复是必然的。给 256 种字节取值重新编码，使出现较多的字节使用较短的编码，出现较少的字节使用较长的编码，这样一来，变短的字节相对于变长的字节更多，文件的总长度就会减少，并且，字节使用比例越不均
匀，压缩比例就越大。 编码式压缩必须在短语式压缩之后进行，因为编码式压缩后，原先八位二进制值的字节就被破坏了，这样文件中短语式重复的倾向也会被破坏（除非先进行解码）。另外，短语式压缩后的结果：那些剩下的未被匹配的单、双字节和得到匹配的距离、长度值仍然具有取值分布不均匀性，因此，两种压缩方式的顺序不能变。 本程序设计只做了编码式压缩，采用Huffman编码进行压缩和解压缩。Huffman编码是一种可变长编码方式，是二叉树的一种特殊转化形式。编码的原理是：将使用次数多的代码转换成长度较短的代码，而使用次数少的可以使用较长的编码，并且保持编码的唯一可解性。根据 ascii 码文件中各 ascii 字符出现的频率情况创建 Huffman 树，再将各字符对应的哈夫曼编码写入文件中。同时，亦可根据对应的哈夫曼树，将哈夫曼编码文件解压成字符文件. 一、概要设计： 压缩过程的实现: 压缩过程的流程是清晰而简单的: 1. 创建 Huffman 树 2. 打开需压缩文件 3. 将需压缩文件中的每个 ascii 码对应的 huffman 编码按 bit 单位输出生成压缩文件压缩结束。
压缩技术
压缩技术Compression Techniques基本的压缩技术有： 空格压缩(Null Compression) 将一串空格用一个压缩码代替，压缩码后面的数值代表空格的个数。 游长压缩(Run-Length Compression)它是空格压缩技术的扩充，压缩任何4个或更多的重复字符的串。该字符串被一个压缩码、一个重复字符和一个代表重复字符个数的值所取代。关键字编码(Key-word encoding）创建一张由表示普通字符集的值所组成的表。频繁出现的单词如for、the或字符对如sh、th，被表示为一些标记（token），用来保存或传送这些字符。 哈夫曼统计方法(Huffman statistical method）这种压缩技术假定数据中的字符有一个变化分布，换句话说，有些字符的出现次数比其余的多。字符出现越频繁，用于编码的位数就越少。这种编码方案保存在一张表中，在数据传输时，它能被传送到接收方调制解调器使其知道如何译码字符。 因为压缩算法是基于软件的，所以实时环境中，存在着额外开销，会引起不少问题。而文件备份、归档过程中的压缩不会有什么问题。使用高性能的系统有助于消除大部分的额外开销和性能问题。另外，压缩消除了文件的可移植性，除非解压缩软件也与文件一起传送。 注意，有些文件已经被压缩，进一步的外部压缩不会有任何好处，一些图形文件格式，如标签映象文件格式（TIFF），就已经包含了压缩。 存储系统压缩Storage System Compression存储系统压缩 在讨论文件存储的压缩算法之前，应该明确文件压缩不同于磁盘编码。磁盘编码通常由磁盘驱动器把更多的数字1和0写到磁盘的物理表面上。文件压缩把文件中的字符和位串挤压到更小的尺寸。它在文件信息传送到硬盘驱动器的写头之前由软件完成。现代的使用编码的硬盘驱动器只是从CPU接收1和o的位流，并且把它们压挤到比没有使用编码小得多的空间中。磁盘编码简单讨论到这儿，下面将着重讨论文件压缩。 磁盘记录系统如硬盘驱动器通过改变磁盘表面的磁场来记录信息。两种可能状态间的磁场变化称为磁通翻转（flux transition）。简单地说，磁通翻转代表数字1，磁通不翻转代表数字0。编码提供了一种方法使每个磁通翻转代表更多数字信息。改进调频制 MFM(Modified frequency modulation）将一个磁通翻转表示多个1，将磁通不翻转表示多个0。编码技术包括下述几种。 游长受限码（Run Length limited(RLU））把位组合格式表示为代码，可以用较少的磁通翻转来存储。与MFM相比，存储容量提高了50%。 改进的游长受限码（Advanced run length limited(ARLL) 通过把位组合格式转换成能用四倍密度磁通翻转来存储的代码，从而把MFM的记录密度翻了一倍。 因为磁盘编码是由硬盘驱动器在硬件级自动处理的，这里没有必要进一步讨论。当你购买一个硬盘驱动器，它使用一种编码方案而获得一定的容量，但是只要驱动器的容量满足你的要求，购买后，就不必关心它的编码方案了。 文件压缩文件压缩的实现有几种方式，提供的各种工具使你能每次压缩一个文件，或压缩一组文件。一组文件能压缩成单个文件，更易于传送到其它用户，解压缩工具把文件解开。一个流行的共享文件压缩工具称为PKZIP（威斯康辛州Glendale的PKWARE公司），
数据压缩
数据压缩浅述 数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存 储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的 冗余和存储的空间。数据压缩包括有损压缩和无损压缩。 例如，如果我们将“compression”编码为“comp”那么这篇文章可以用较少的数据 位表示。一种流行的压缩实例是许多计算机都在使用的ZIP 文件格式，它不仅仅提供 了压缩的功能，而且还作为归档工具（Archiver）使用，能够将许多文件存储到同一个文件中。 无损压缩算法通常利用了统计冗余，这样就能更加简练地、但仍然是完整地表示发送 方的数据。 如果允许一定程度的保真度损失，那么还可以实现进一步的压缩。例如，人们看图画 或者电视画面的时候可能并不会注意到一些细节并不完善。同样，两个音频录音采样 序列可能听起来一样，但实际上并不完全一样。有损压缩算法在带来微小差别的情况 下使用较少的位数表示图像、视频或者音频。 一些机制是可逆的，这样就可以恢复原始的数据，这种机制称为无损数据压缩；另外 一些机制为了实现更高的压缩率允许一定程度的数据损失，这种机制称为有损数据压缩。 事实上，多媒体信息存在许多数据冗余。例如，一幅图像中的静止建筑背景、蓝天和 绿地，其中许多像素是相同的如果逐点存储，就会浪费许多空间，这称为空间冗余。 又如，在电视和动画的相邻序列中，只有运动物体有少许变化，仅存储差异部分即可，这称为时间冗余。此外还有结构冗余、视觉冗余等，这就为数据压缩提供了条件。 总之，压缩的理论基础是信息论。从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，也就是用一种更接近信息本 质的描述来代替原有的冗余的描述，这个本质的东西就是信息量。 许多无损数据压缩系统都可以看作是四步模型，有损数据压缩系统通常包含更多的步骤，例如它包括预测、频率变换以及量化。? 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。根据目前的技术水平，无损压缩算法一般可以把
《数据压缩技术》教学设计
数据压缩技术 一、课程标准中的相关内容 1．认识多媒体技术对人类生活、社会发展的影响 2．初步了解多媒体信息采集、加工原理 3．掌握应用多媒体技术促进交流并解决实际问题的思想与方法 二、教学目标 1．知识与技能 ①理解压缩的含义 ②理解实现数据压缩的条件 ③分别了解无损压缩和有损压缩 ④了解无损压缩的简单原理 ⑤初步掌握二叉树编码 2．过程与方法 ①通过阅读、观察、探索等方式理解数据压缩技术 ②设计一系列渐进式问题引导学生自主探究。 3．情感态度与价值观 ①理解和领悟交流的乐趣 ②培养分析能力和信息归纳能力 ③加深对本学科的技术分支认识 三、学生分析 本课的教学对象是高中一年级的学生。学生通过在初中阶段的系统学习，已经地掌握了一定信息处理能力，如文本处理，图像处理，压缩处理等，但大部分学生对此多局限于操作层面，与原理上的理解认知并不同步。特别是对于技术层面较高的知识，学生之间的差异就更大了。本课时对操作和理解原理能力同步性要求较高，为了让学生能够顺利的完成任务，获得成就感，任务的设计必须有一定的层次关系，且有充足的学习资源配套使用。 四、教材分析
本内容选自选修2《多媒体技术应用》第3.2.6节《数据压缩技术》（P46）。高中阶段的课程，尤其是选修模块，较初中阶段更强调理论与实践的结合——已不是单纯的熟练操作，还应从原理上去把握技术的实质，这也体现了课标中“原理性”的要求。 对于数据压缩技术，其实很多学生使用计算机的时候都在不知不觉中享受着它带来的便利，只是他们对此并没有足够的认识而已。课本对数据压缩技术的介绍概括性较强。如果仅仅照本宣科的话，学生的理解是有一定困难的，也容易让他们对原理性的知识产生抗拒感。经过对教材的多次梳理，我确定了教学的重点为数据压缩技术的概念、类型和实现条件；难点为二叉树编码的原理。 五、教学重点难点 1.教学重点： ①压缩的概念与实现条件 ②压缩的两种基本类型——无损压缩和有损压缩 2.教学难点： ①理解压缩实现的原理 ②初步掌握二叉树编码 六、教学策略 新课程标准中特别强调从问题解决出发，让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。特别强调结合学生的生活和学习实际设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法，同时鼓励学生将所学的信息技术积极应用到生产、生活乃至技术革新等实践活动中。本节主要采用“问题解决”的教学模式。“问题解决”教学模式是指依据教学内容和要求，由教师创设问题情境，以问题的发现、探究和解决来激发学生求知欲和主体意识，培养学生的实践和创新能力的一种教学模式。其中，教师创设问题情境是教学设计的中心环节，即围绕某一“问题”进行渐进式的、全方位的设问。流程如下图所示
数据压缩原理
AIX 上总有一种压缩方式适合你 当今世界每天产生大量的数据，有些数据我们需要进行压缩，压缩数据的好处不言而喻：节省空间；方便传输；加密保护等等。很多压缩工具应运而出，每种工具都有自己的特点。对于AIX 平台上的压缩方法也很多compress、pack、gzip、pax、tar 等等。本文将首先简单介绍一下压缩的基本原理然后详细介绍AIX 平台的常用压缩工具并针对它们各自的特色进行比较，让读者对对AIX 平台的压缩有针对性的认识，从而能够根据不通的需要选择合适的压缩工具。 数据压缩的原理 数据压缩是指在不丢失信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间。数据压缩包括有损压缩和无损压缩。无损压缩是可逆的；有损压缩是不可逆的。 计算机处理信息是以二进制数（0 和1）的形式表示的，压缩软件把二进制信息中相同的字符串以特殊字符标记起来，从而实现缩小文件大小来达到压缩的目的。压缩的理论基础是信息论。从信息的角度来看，压缩就是去除掉信息中的冗余，即去除掉确定的或可推知的信息，而保留不确定的信息，也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有的冗余的描述，这个本质的东西就是信息量。 数据压缩的硬件和软件工具也非常多，本文将针对AIX 平台常见的几种数据压缩工具进行介绍和比较并提供常用的示例进行解说，希望您能从中选择合适的压缩工具进行压缩。 AIX 平台上，通常我们看到的 .Z .gz .z .ar .tar 后缀的文件都是压缩文件。通过compress 可以生 成 .Z 压缩文件，通过compress、uncompress、gzip 可以解压 .Z 格式的压缩文件；通过gzip 可以生成 .gz 压缩文件，通过gzip 可以解压 .gz 格式的压缩文件；通过pack 可以生成 .z 压缩文件，通过unpack、gzip 可以解压 .z 格式的压缩文件；通过pax 可以生成 .ar 压缩文件，通过pax 可以解压 .ar 格式的压缩文件；通过pax、tar 可以生成 .tar 压缩文件，通过pax、tar、untar、可以解压 .tar 格式的压缩文件。图 1 描述了各种类型文件的压缩及解压可以选择的AIX 工具。 图 1. 不同文件类型的压缩及解压
数据压缩技术技术发展的现状及趋势
数据压缩技术技术发展的现状及趋势 摘要：由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。 关键字：数据压缩现状趋势 Abstract: As digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. Keywords: data compression Status Trend 一．数据压缩的概念及现状 数据压缩，通俗地说，就是用最少的数码来表示信号，其作用是：能较快地传输各种信号。 对于数据压缩技术而言，最基本的要求就是要尽量降低数字化的在码事，同时仍保持一定的信号质量。不难想象，数据压缩的方法应该是很多的，但本质上不外乎上述完全可逆的冗余度压缩和实际上不可逆的嫡压缩两类。冗余度压缩常用于磁盘文件、数据通信和气象卫星云图等不允许在压缩过程中有丝毫损失的场合中，但它的压缩比通常只有几倍，远远不能满足数字视听应用的要求。在实际的数字视听设备中，差不多都采用压缩比更高但实际有损的媳压缩技术。 数据压缩主要分为2种： 1.数据中间常存在一些多余成分，既冗余度。如在一份计算机文件中，某些符号会重复出现、某些符号比其他符号出现得更频繁、某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，这些冗余部分便可在数据编码中除去或减少。冗余度压缩是一个可逆过程，因此叫做无失真压缩。 2.数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。如图片中常常有色彩均匀的背影，电视信号的相邻两帧之间可能只有少量的变化影物是不同的，声音信号有时具有一定的规律性和周期性等等。因此，有可能利用某些变换来尽可能地去掉这些相关性。但这种变换有时
多媒体数据压缩编码的国际标准
第四章多媒体数据压缩编码技术 考核目的： 考核学生对多媒体数据压缩编码的基本原理和算法、数据压缩编码的分类和方法、多媒体数据压缩编码的国际标准等内容的理解和掌握。 考核的知识点： 什么是多媒体数据压缩、为什么信息能被压缩、常用的压缩编码和算法（统计编码、预测编码、变换编码）、多媒体数据压缩编码的国际标准JPEG、MPEG-1等内容。 考核要求： 掌握：数据压缩编码的方法、常用的压缩编码和算法、JPEG的原理和实现技术。 理解：量化的原理和量化器的设计、MPEG-1的原理和实现技术。 了解：其它的国际标准等。 4.1 多媒体数据压缩编码的重要性和分类 一．多媒体数据压缩编码的重要性 多媒体信息传送面临的最大难题是海量数据存储与传送电视信号数字化后的数据量问题，数据压缩是解决问题的重要途径。 二．多媒体数据压缩的可能性 1.空间冗余 2.时间冗余 3.信息熵冗余 ●信息量：指从N个相等的可能事件中选出一个事件所需要的信息度量和含量。 ●信息熵：指一团数据所带的信息量，平均信息量就是信息熵（entropy）。 4.结构冗余 图象有非常强的纹理结构。 5.知识冗余 图像的理解与某些基础知识有关。 6.视觉冗余 视觉冗余是非均匀、非线性的。 三．多媒体数据压缩方法的分类
1．按压缩方法分: (1). 有失真压缩 (2). 无失真压缩 2．编码算法原理分: （1）预测编码：PCM、DPCM、ADPCM等 （2）变换编码：傅里叶（DFT）、离散余弦（DCT）、离散正弦（DST）等 （3）统计编码：哈夫曼、算术等 （4）静图像编码：方块、逐渐浮现等 (5) 电视编码：幀内预测、幀间编码等 (6) 其他编码：矢量量化、子带编码等 4.2量化 一．量化原理 量化处理是使数据比特率下降的一个强有力的措施。 数据压缩编码中的量化处理，不是指A/D变换后的量化，而是指以PCM码作为输入，经正交变换、差分、或预测处理后，熵编码之前，对正交变换系数、差值或预测误差的量化处理。 量化输入值的动态范围很大，需要以多的比特数表示一个数值，量化输出只能取有限个整数，称作量化级，希望量化后的数值用较少的比特数便可表示。每个量化输入被强行归一到与其接近的某个输出，即量化到某个级。 量化处理总是把一批输入，量化到一个输出级上，所以量化处理是一个多对一的处理过程，是个不可逆过程，量化处理中有信息丢失，或者说，会引起量化误差（量化噪声）。 二．标量量化器的设计 1．量化器的设计要求 ●给定量化分层级数，满足量化误差最小。 ●限定量化误差，确定分层级数，满足以尽量小的平均比特数，表示量化输出。 三．量化方法： ●标量量化： 对于PCM数据，一个数一个数地进行量化叫标量量化。 分为：均匀量化、非均匀量化和自适应量化。 四．矢量量化
3、《压缩技术》选择题
《压缩技术》选择题 （）1.二进制数(1111001)2转换成十六进制数是 （A）F1H （B）79H （C）1FH （D）97H （）2、图像文件“风景.bmp”的属性窗口如图所示： 该图像的存储容量约为 （A）2MB （B）938KB （C）1.6MB （D）5MB （）3、一段图像分辨率为1024×768、32位色彩的视频影像，若该视频以25帧／秒的速度播放，则每秒钟播放的数据量约为 （A）24M字节（B）75M字节（C）600M字节（D）800M字节 （）4、在计算机内部，用来传送、存储、加工处理的数据或指令(命令)都是采用（A）ASCII码（B）GB2312码（C）二进制码（D）GBK码 （）5. 用UltraEdit软件观察字符内码，结果如下图所示, 则其中内码"31 30"表示的字符为 （A）2010 （B）20 （C）10 （D）暑 （）6.用UltraEdit软件观察字符内码，结果如图所示： 则字符"瞧瞧你"的内码为 （A）C7 C6 C7 C6 CE D2 （B）C7 C6 CE D2 C7 C6 （C）C7 C6 C7 C6 C4 E3 （D）C7 C6 C4 E3 C7 C6 （）7．小明和小张在讨论WAVE格式音频可以被压缩成MP3格式音频的原因，各自说出了很多理由： ①数据本身存在可被压缩的冗余因素②数据压缩的容量是无限制的 ③数据压缩是为了让数据文件更大④数据压缩允许有少量的失真 ⑤数据压缩是为了让音频文件音质更好 上述理由正确的是 （A）②⑤（B）①④（C）②③（D）③⑤ （）8．下列属于静态图像编码和压缩标准的是 （A）JPEG （B）MPEG-1 （C）MPEG-2 （D）MPEG-4
常用工具软件 多媒体数据压缩及编码技术
常用工具软件多媒体数据压缩及编码技术 在计算机获取原始的声音、图形图像以及视频影像时，其数据量是十分庞大的。如果数据不进行压缩处理，存放该数据文件时将十分困难，并且即使存储下来也是比较浪费存储介质的。例如，一张600MB的光盘也只能存储几十秒的真彩视频影像。 因此，用户需要对所获取的声音、图形图像以及视频影像数据进行压缩。其压缩主要包含下列两种方法。 ●无损压缩 多媒体原始信源数据存在大量的冗余，如动态视频图像帧内像素之间的空间相关性和帧与帧之间的时间相关性都很大，故而原始信源数据有很多的冗余，采用去掉冗余的压缩方法。 ●有损压缩 利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感和对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点以及听觉只能听到20Hz~20KHz等特征实现数据压缩，舍弃一些非主要的细节，从而使由压缩数据恢复的图像、声音仍有令人满意的质量的方法。 数据压缩技术的研究已经有许多年了，从PCM编码理论开始，到现在的ADPCM、JPEG、MPEG-1、MPEG-2、H.261等，已经产生了多种针对不同用途的压缩算法、实现手段和相关的数字硬件及软件。目前，被国际社会广泛认可和应用的通用压缩编码标准大致有如下4种。 ●H.261编码 由CCITT（国际电报电话咨询委员会）通过的用于音频视频服务的视频编码解码器（也称Px64标准），它使用两种类型的压缩：一帧中的有损压缩（基于DCT）和用于帧间压缩的无损编码，并在此基础上使编码器采用带有运动估计的DCT和DPCM（差分脉冲编码调制）的混合方式。这种标准与JPEG及MPEG标准间有明显的相似性，但关键区别是它是为动态使用设计的，并提供完全包含的组织和高水平的交互控制。 ●JPEG编码 JPEG（全称是Joint Photogragh Coding Experts Group（联合照片专家组））是一种基于DCT 的静止图像压缩和解压缩算法，它由ISO（国际标准化组织）和CCITT（国际电报电话咨询委员会）共同制定，并在1992年后被广泛采纳后成为国际标准。 它是把冗长的图像信号和其它类型的静止图像去掉，甚至可以减小到原图像的百分之一（压缩比100:1）。但是在这个级别上，图像的质量并不好；压缩比为20:1时，能看到图像稍微有点变化；当压缩比大于20:1时，一般来说图像质量开始变坏。 ●MPEG编码 MPEG是Moving Pictures Experts Group（动态图像专家组）的英文缩写，实际上是指一组由ITU和ISO制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。它采用的是一种减少图像冗余信息的压缩算法，它提供的压缩比可以高达200:1，同时图像和音响的质量也非常高。现在通常有三个版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4以适用于不同带宽和数字影像质量的要求。它的三个最显著优点就是兼容性好、压缩比高（最高可达200:1)、数据失真小。 ●DVI编码 DVI视频图像的压缩算法的性能与MPEG-1相当，即图像质量可达到VHS的水平，压缩后的图像数据率约为1.5Mb/s。为了扩大DVI技术的应用，Intel公司最近又推出了DVI算法的软件解码算法，称为Indeo技术，它能将为压缩的数字视频文件压缩为五分之一到十分之一。
数据压缩技术发展的现状及趋势
数据压缩技术发展的现状及趋势 计科普08 万永振2008441075 摘要：数据压缩技术能够有效减少数据的大小，能够更快的传输数据。由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。 Abstract: Data compression techniques can reduce the size of data that can transfer data faster. As the digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. 1数据压缩的定义 其作用是：能较快地传输各种信号，如传真、Modem通信等；在现有的通信干线并行开通更多的多媒体业务，如各种增值业务；紧缩数据存储容量，如 CD－ROM、VCD 和DVD等；降低发信机功率，这对于多媒体移动通信系统尤为重要。 由此看来，通信时间、传输带宽、存储空间甚至发射能量，都可能成为数据压缩的对象。 2数字压缩技术的发展现状 在各种数据类型中，最难实现的是数字机频的实时压缩，因为视频信号尤其是HDTV信号所占据的带宽甚宽，实时压缩需要很高的处理速度。现在，视频解码以及音频的编码、解码多依赖于专用芯片或数字信号处理器（DSP）未完成，并已有许多厂商推出了音视合一的单片MPEG－1、MPEG－2解码器。我国在发展数据压缩技术过程中，则充分利用了软件人才优势。 在软件实现方面，由于PC主机的处理能力正在飞速提高，直接利用主CPU编程实现各种视听压缩和解码算法对于桌面系统及家用多媒体将越来越有吸引力。 1996年上半年，Intel向全球软件界发布了它的微处理器媒体扩展（MMX）技术。这种技术主要是在Pentium或Pentium Pro芯片中增加了8个64位寄存器和57条功能强大的新指令，以提高多媒体和通信应用程序中某些计算密集的循环速度。MMX采
数据压缩试题库
第一章 填空题： 1、信源编码主要解决传输的问题，信道编码主要解决传输的问题。 2、数据压缩的信号空间包括、、。 3、数据压缩按其压缩后是否产生失真可划分为 和两大类。 第二章 填空题： 1、脉冲编码调制包括、、三个步骤。 2、连续信号的多种离散表示法中，我们最常用的取样方法是。 3、若要将取样信号准确地恢复成原信号，取样频率必须满足定理。 4、黑白电视信号的带宽大约为5MHz，若按256级量化，则按奈奎斯特准则取样时的数据速率为。如果电视节目按25帧/s发送，则存储一帧黑白电视节目数据需内存容量。 5、量化器可分为和两大类。 6、量化器的工作特性可分为、、三个区域。 6、按照处理方法是否线性来判断，我们认为量化过程本身是。 7、我国数字电话网中压扩量化的对数函数采用曲线。 8、信号质量的主观度量方法中最常用的判决方法是。 9、对信号压缩系统的性能评价应从几个性能指标上综合评价，这些性能指标包括、、、。 简答题： 1、量化误差和噪声的本质区别是什么？ 2、简述压扩量化的工作过程？ 3、数据压缩中的“二次量化”是指什么？它和模数转换时的量化有什么区别？ 证明题：
1、试导出以均方误差最小定义的最佳量化方法中量化判决电平k d 和量化输出电平k y 的表达式。 2、证明M-L 量化器的最小量化误差为：{}{}∑-=+≤<-=1 012 2min J k k k k d x d p y x E ε 第三章 填空题： 1、离散无记忆平稳信源的冗余度隐含在 。 2、对于联合信源，其冗余度除了各自本身的冗余度外还隐含在 。 3、离散有记忆信源的的理论极限是 。 4、在限失真编码理论中，使限失真条件下比特数最少的编码称为 。 问答题： 1、什么是平均自信息量（信息熵），平均条件自信息量（条件熵）以及平均互信息量？它们之间有什么关系？ 2、简述率失真函数的基本含义，并指出它对信源编码的指导意义。 3、什么是最大离散熵？它对数据压缩有什么指导意义？ 证明题： 2、证明 ()()|H Y X H Y ≤，并简述它对数据压缩的意义。 3、证明：()()()Y |X H X H Y X I －＝；。 第四章 填空题： 1、统计编码主要是利用消息或消息序列 的分布特性，注重寻找 的最优匹配。 2、长度为L 1，L 2，…，L n 的m 进制唯一可译码存在的充分必要条件是 。
多媒体信息处理技术
第5章多媒体信息处理技术 通过本章学习，了解多媒体信息处理技术的基本问题，包括多媒体数据的分类、多媒体信息的计算机表示、多媒体数据压缩和编码技术、音频卡和视频卡的应用。重点掌握多媒体信息处理技术的基本概念，学会音频卡和视频卡的安装与使用，了解多媒体技术中数据的压缩与编码方法。 5．1 多媒体数据的分类 媒体是承载信息的载体，是信息的表示形式。信息媒体元素是指多媒体应用中可以显示给用户的媒体组成元素，目前主要包括文本、图形、图像、声音、动画和视频等媒体。 一、多媒体数据的特点 多媒体数据具有数据量巨大、数据类型多、数据类型间差别大、数据输入和输出复杂等特点。多媒体数据类型多，包括图形、图像、声音、文本和动画等多种形式，即使同属于图像一类，也还有黑白、彩色、高分辨率和低分辨率之分，由于不同类型的媒体内容和格式不同，其存储容量、信息组织方法等方面都有很大的差异。 二、多媒体数据的分类 1．文字 在计算机中，文字是人与计算机之间信息交换的主要媒体。文字用二进制编码表示，也就是使用不同的二进制编码来代表不同的文字。 文本是各种文字的集合，是人和计算机交互作用的主要形式。 文本数据可以在文本编辑软件里制作，如Word编写的文本文件大都可以直接应用到多媒体应用系统中。但多媒体文本大多直接在制作图形的软件或多媒体编辑软件时一起制作。 2．音频 音频泛指声音，除语音、音乐外，还包括各种音响效果。将音频信号集成到多媒体中，可提供其他任何媒体不能取代的效果，从而烘托气氛、增加活力。 3．图形、图像 凡是能被人类视觉系统所感知的信息形式或人们心目中的有形想象都称为图像。 图形文件基本上可以分为两大类：位图和向量图。 位图图像是一种最基本的形式。位图是在空间和亮度上已经离散化的图像，可以把一幅位图图像看成一个矩阵，矩阵中的任一元素对应于图像的一个点，而相应的值对应于该点的灰度等级。 图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图形，也称向量图。图形是一种抽象化的图像，是对图像依据某个标准进行分析而产生的结果。 向量图形文件则用向量代表图中的文件，以直线为例，在向量图中，有一数据说明该元件为直线，另外有些数据注明该直线的起始坐标及其方向、长度或终止坐标，图形文件保存的不是像素点的值，而是一组描述点、线、面等几何图形的大小、形状、位置、维数等其他属性的指令集合，通过读取指令可以将其转换为屏幕上显示的图像。由于大多数情况下不需要对图形上的每一个点进行量化保存，所以，图形文件比图像文件数据量小很多。图形与图像是两个不同的概念。 4．动画 图像或图形都是静止的。由于人眼的视觉暂留作用，在亮度信号消失后亮度感觉仍可保持1／20s～1／10s。利用人眼视觉惰性，在时间轴上，每隔一段时间在屏幕上展现一幅有上下关联的图像、图形，就形成了动态图像。任何动态图像都是由多幅连续的图像序列构成的，序列中的每幅图像称为一帧，如果每一帧图像是由人工或计算机生成的图形时，称为动画；若每帧图像为计算机产生的具有真实感的图像时，称为三维真实感动画；当图像是实时获取
数据压缩技术技术发展的现状及趋势
数据压缩技术技术发展的现状及趋势 班级：计科普08-2 学号：2008441093 姓名：邓明悦 摘要：在现今的电子信息技术领域，正发生着一场有长远影响的数字化革命。由于数字化的多媒体信息尤其是数字视频、音频信号的数据量特别庞大，如果不对其进行有效的压缩就难以得到实际的应用。因此，数据压缩技术已成为当今数字通信、广播、存储和多媒体娱乐中的一项关键的共性技术。对于数据压缩技术而言，最基本的要求就是要尽量降低数字化的在码事，同时仍保持一定的信号质量。不难想象，数据压缩的方法应该是很多的，但本质上不外乎上述完全可逆的冗余度压缩和实际上不可逆的嫡压缩两类。冗余度压缩常用于磁盘文件、数据通信和气象卫星云图等不允许在压缩过程中有丝毫损失的场合中，但它的压缩比通常只有几倍，远远不能满足数字视听应用的要求。在实际的数字视听设备中，差不多都采用压缩比更高但实际有损的嫡压缩技术。只要作为最终用户的人觉察不出或能够容忍这些失真，就允许对数字音像信号进一步压缩以换取更高的编码效率。摘压缩主要有特征抽取和量化两种方法，指纹的模式识别是前者的典型例子，后者则是一种更通用的摘压缩技术。 关键字：数据压缩冗余度失真编码效率 Abstract: In today's electronic and information technology, is undergoing a long-term impact of the digital revolution. As the digital multimedia information, especially digital video, audio signals particularly large amount of data, if not its effective compression can hardly be practical application. Therefore, the data compression technology has become the digital communication, broadcasting, storage, and multimedia entertainment in a key common technologies. For data compression technology, the basic requirement is to minimize the number of things in the code, while still maintaining a certain degree of signal quality. Not difficult to imagine, the data compression should be many, but essentially nothing more than the fully reversible compression and redundancy is actually two types of irreversible entropy compression. Redundancy compression commonly used in disk files, such as data communications and meteorological satellite cloud in the compression process does not allow the slightest loss of occasions, but its compression ratio is usually only a few times, can not meet the requirements of digital audio-visual applications. In practice, the number of audio-visual equipment, almost all use a higher compression ratio but the actual lossy compression technique entropy. As long as people perceive as the end user or can not tolerate these distortions, it allows further compression of digital audio and video signals in exchange for higher coding efficiency. Abstract compression are two methods of feature extraction and quantification, the fingerprint pattern recognition is a typical example of the former, the latter is a more general summary of compression technology.