多媒体课件-(28).ppt

1、4.1.3 4.1.3 多媒体数据压缩方法的分类多媒体数据压缩方法的分类按压缩方法分按压缩方法分:(1).(1).有失真压缩有失真压缩 (2).(2).无失真压缩无失真压缩压缩方法分类压缩方法分类按编码算法原理分按编码算法原理分:(1)(1)预测编码预测编码 (2)(2)变换编码变换编码 (3)(3)量化与向量量化编码量化与向量量化编码 (4)(4)信息熵编码信息熵编码 (5)(5)子带编码子带编码 (6)(6)结构编码结构编码 (7)(7)基于知识的编码基于知识的编码 传统的压缩编码是建立在香农传统的压缩编码是建立在香农（shannonshannon）信息论的基础上，它以经）信息论的基础上，

2、它以经典的集合论为基础，用统计概率模型典的集合论为基础，用统计概率模型来描述信源，但是，它未考虑信息接来描述信源，但是，它未考虑信息接受者的主观特性及事件本身的具体含受者的主观特性及事件本身的具体含义，重要程度和引起的后果。压缩编义，重要程度和引起的后果。压缩编码的发展历程实际是以香农信息论为码的发展历程实际是以香农信息论为出发点，不断完善的过程。出发点，不断完善的过程。编码方法可以分成下述三类：编码方法可以分成下述三类：1.1.考虑信源的统计特性：预测编码方法、考虑信源的统计特性：预测编码方法、变换编码方法、矢量量化编码方法、子变换编码方法、矢量量化编码方法、子带带小波编码方法、神经网络编码

3、方法小波编码方法、神经网络编码方法等；等；2.2.考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图考虑人眼视觉特性：基于方向滤波的图像编码方法，基于图像轮廓像编码方法，基于图像轮廓纹理的编纹理的编码方法；码方法；3.3.考虑图像传递景物特性：分形编码，基考虑图像传递景物特性：分形编码，基于内容的编码方法。于内容的编码方法。也有人将图像编码方法分为两代：第一也有人将图像编码方法分为两代：第一代是基于数据统计，去掉的是数据冗余，代是基于数据统计，去掉的是数据冗余，称为低层压缩编码方法；第二代是基于内称为低层压缩编码方法；第二代是基于内容，去掉的是内容冗余，其中基于对象容，去掉的是内容冗余，其中基于对象（Obje

4、ct-BasedObject-Based）方法称为中层压缩编码）方法称为中层压缩编码方法；而基于语义（方法；而基于语义（Syntax-BasedSyntax-Based）方法）方法称为高层压缩编码方法。基于内容压缩编称为高层压缩编码方法。基于内容压缩编码方法代表新一代的压缩方法，也是目前码方法代表新一代的压缩方法，也是目前最 活 跃 的 领 域，最 早 是 由 瑞 典 的最 活 跃 的 领 域，最 早 是 由 瑞 典 的ForchheimerForchheimer（19831983）提出，随后日本的）提出，随后日本的HarashimaHarashima等人也展示了不少研究成果。等人也展示了不少

5、研究成果。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 JPEG 国际标准化组织于国际标准化组织于19861986年成立了联合图片年成立了联合图片专家组专家组JPEGJPEG（Joint Photographic Expert Joint Photographic Expert GroupGroup），主要致力于制定静态图像帧内压缩编），主要致力于制定静态图像帧内压缩编码标准码标准ISO/IEC 10918ISO/IEC 10918，19941994年年2 2月月1515日正式第日正式第一次编辑出版。现在已有很多一次编辑出版。现在已有很多JPEGJPEG压缩编码和压缩编码和解码的软

6、件，压缩倍数可根据用户需求任意改解码的软件，压缩倍数可根据用户需求任意改变，如果压缩倍数选变，如果压缩倍数选9090倍，解码后人眼基本区倍，解码后人眼基本区别不出有太多的变化，所以这种方法可以广泛别不出有太多的变化，所以这种方法可以广泛地用于电子出版物中，扩大电子出版物的存储地用于电子出版物中，扩大电子出版物的存储容量。容量。JPEGJPEG组织今年又正式通过了组织今年又正式通过了JPEG-2000JPEG-2000静静态图像压缩编码的国际标准，它采用了小波压态图像压缩编码的国际标准，它采用了小波压缩编码算法，有很高的压缩比，现在广泛地用缩编码算法，有很高的压缩比，现在广泛地用于数码相机等设备

7、中。于数码相机等设备中。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-1，2 国际标准化组织于国际标准化组织于19861986年成立了运动年成立了运动图像压缩编码组织图像压缩编码组织MPEGMPEG（Moving Picture Moving Picture Expert GroupExpert Group）主要致力制定运动图像的）主要致力制定运动图像的压缩编码标准，压缩编码标准，19931993年年8 8月正式编辑出版月正式编辑出版了了MPEG-1 ISO/IEC 11172MPEG-1 ISO/IEC 11172，我国年产量达，我国年产量达千万台的千万台的VCDVCD

8、机中所使用的光盘就采用机中所使用的光盘就采用MPEG-1MPEG-1压缩编码标准。压缩编码标准。19941994年该组织又出年该组织又出版了版了MPEG-2 ISO/IEC 13818MPEG-2 ISO/IEC 13818。我国现在生。我国现在生产的产的DVDDVD机中播放用的光盘就采用了机中播放用的光盘就采用了MPEG-MPEG-2 2压缩编码标准。上述三种压缩编码国际压缩编码标准。上述三种压缩编码国际标准主要采用了第一代压缩编码方法，如标准主要采用了第一代压缩编码方法，如预测编码、变换编码、熵编码及运动补偿。预测编码、变换编码、熵编码及运动补偿。运动图像及其伴音通用的压缩编码技术运动图像

9、及其伴音通用的压缩编码技术 运动图像及其伴音通用的压缩编码技术是多运动图像及其伴音通用的压缩编码技术是多媒体计算机、多媒体数据库、多媒体通信、常规媒体计算机、多媒体数据库、多媒体通信、常规电视数字化、高清晰度电视（电视数字化、高清晰度电视（HDTVHDTV）以及交互电）以及交互电视（视（Interactive TVInteractive TV）系统中的关键技术。目前）系统中的关键技术。目前正在开展的应用项目有：家庭用卫星广播业务正在开展的应用项目有：家庭用卫星广播业务（BSS-Broadcasting Satellite Service to BSS-Broadcasting Satellit

10、e Service to The HomeThe Home）、地面数字电视广播（）、地面数字电视广播（Digital Digital Terrestrial Television BroadcastTerrestrial Television Broadcast）、电子影）、电子影院（院（EC-Electronic CinemaEC-Electronic Cinema）、电子新闻采集系）、电子新闻采集系统（统（ENG-Electronic News GatheringENG-Electronic News Gathering）、个人通）、个人通信（信（IPC-Inter Personal Co

11、mmunicationIPC-Inter Personal Communication）、多）、多媒体邮件（媒体邮件（MMM-MultiMediaMMM-MultiMedia Mailing Mailing）、网络数）、网络数据库（据库（NDBS-Networked Database ServiceNDBS-Networked Database Service）、）、家庭电视剧场（家庭电视剧场（HTT-Home Television TheatreHTT-Home Television Theatre）、）、遥控监视（遥控监视（RVS-Remote Video SurveillanceRVS-

12、Remote Video Surveillance）以）以及电视点播系统（及电视点播系统（VOD-Video On DemandVOD-Video On Demand）等。）等。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-4 MPEG MPEG组织于组织于19991999年年1 1月正式公布了月正式公布了MPEG-4 MPEG-4 ISO/IEC 14496 V1.0ISO/IEC 14496 V1.0版本，版本，19991999年年1212月又公布了月又公布了MPEG-4 V2.0MPEG-4 V2.0版本。版本。MPEG-4MPEG-4国际标准制定的初衷主国际标准制

13、定的初衷主要针对视频会议，可视电话超低比特率压缩编码要针对视频会议，可视电话超低比特率压缩编码的需求，在制定过程中的需求，在制定过程中MPEGMPEG组织深深感受到人们组织深深感受到人们对媒体信息，特别是对视频信息需求由播放型转对媒体信息，特别是对视频信息需求由播放型转向基于内容的访问、检索和操作。向基于内容的访问、检索和操作。MPEG-4MPEG-4与前面与前面提到的提到的JPEGJPEG、MPEG-1MPEG-1和和MPEG-2MPEG-2有很大的不同，它有很大的不同，它为多媒体数据压缩提供更为广阔的平台，它定义为多媒体数据压缩提供更为广阔的平台，它定义的是一种格式，一种框架，而不是具体的

14、算法，的是一种格式，一种框架，而不是具体的算法，它希望建立一种更自由的通信与开发环境。于是它希望建立一种更自由的通信与开发环境。于是MPEG-4MPEG-4新的目标就是定义为：支持多媒体的应用，新的目标就是定义为：支持多媒体的应用，特别是多媒体信息基于内容的检索和访问，还可特别是多媒体信息基于内容的检索和访问，还可根据不同的用户的需求，现场配置解码器，编码根据不同的用户的需求，现场配置解码器，编码系统也是开放的可随时加入新的有效的算法模块。系统也是开放的可随时加入新的有效的算法模块。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-4 为了支持对视频内容的访问，为了支持对视频

15、内容的访问，MPEG-4MPEG-4引入了视频对象（引入了视频对象（Video ObjectVideo Object）的概念，）的概念，所谓对象就是在一个场景中能够访问（检所谓对象就是在一个场景中能够访问（检索和浏览）和操作（剪贴）的实体。分割索和浏览）和操作（剪贴）的实体。分割对象可以根据其纹理、形状、运动、二维对象可以根据其纹理、形状、运动、二维模型、三维模型以及高层的语义为依据。模型、三维模型以及高层的语义为依据。MPEG-4MPEG-4采用了基于对象的压缩编码方法，采用了基于对象的压缩编码方法，它把图像和视频分割成不同的对象，分别它把图像和视频分割成不同的对象，分别处理。基于对象的编码

16、方法，除了能提高处理。基于对象的编码方法，除了能提高数据压缩比，还能实现许多基于内容的交数据压缩比，还能实现许多基于内容的交互功能，它可以广泛地用在基于对象的多互功能，它可以广泛地用在基于对象的多媒体存取、网上购物和电子商店、远程监媒体存取、网上购物和电子商店、远程监控、医疗和教学等。控、医疗和教学等。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-7 在在MPEG-4MPEG-4之后，现在之后，现在MPEGMPEG组组织还在制定织还在制定MPEG-7“MPEG-7“多媒体内容多媒体内容描述接口描述接口”标准，准备在标准，准备在20012001年年1 1月制定出最终的委员会

17、草案月制定出最终的委员会草案（FCDFCD），），20012001年年9 9月制定月制定MPEG-7MPEG-7国际标准。国际标准。标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-7 MPEG-7 MPEG-7定义了多媒体信息的描述器定义了多媒体信息的描述器（DescriptorDescriptor）、描述方法）、描述方法（Description SchemesDescription Schemes）及描述语言）及描述语言DDLDDL（Description Definition LanguageDescription Definition Language）。）。它们包括

18、：颜色描述器、纹理描述器、形它们包括：颜色描述器、纹理描述器、形状描述器、运动描述器、部件的描述方法、状描述器、运动描述器、部件的描述方法、语义的描述方法、单元信息的描述方法、语义的描述方法、单元信息的描述方法、媒体信息的描述方法、整体的描述方法、媒体信息的描述方法、整体的描述方法、模型的描述方法、及描述定义语言模型的描述方法、及描述定义语言（DDLDDL），最后），最后MPEG-7MPEG-7提供了一个软件实提供了一个软件实现平台现平台XM.XM.标准化是产业化活动成功的前题标准化是产业化活动成功的前题 MPEG-21 与此同时与此同时,MPEG,MPEG组织还在酝酿制定组织还在酝酿制定MP

19、EG-21,1999MPEG-21,1999年年8 8月月MPEGMPEG主席主席Leonardo Leonardo chiariglionechiariglione提出了提出了“Technologies for Technologies for E-ContentE-Content”的报告，引起了各国代表团的报告，引起了各国代表团的关注，的关注，19991999年年1010月日本代表团在月日本代表团在MPEGMPEG国国际会议上提出制定际会议上提出制定MPEG-21MPEG-21国际标准的提国际标准的提案，以支持电子内容传输和电子贸易（提案，以支持电子内容传输和电子贸易（提案号为案号为N30

20、02N3002），），19991999年年1212月月MPEGMPEG会议通会议通过了征集过了征集Multimedia FrameworkMultimedia Framework技术报告技术报告的议案（的议案（N3162N3162），），20002000年年3 3月月MPEGMPEG会议成会议成立了立了MPEG-21MPEG-21工作组。工作组。尽管我国有很多研究人员从事尽管我国有很多研究人员从事MPEGMPEG标准所涉及的相关技标准所涉及的相关技术的研究，但这些研究工作没有融入到国际标准的制定工术的研究，但这些研究工作没有融入到国际标准的制定工作中去，在作中去，在19991999年年3 3月

21、月SeuolSeuol MPEG MPEG会议以前，我国没有递会议以前，我国没有递交过一个自己的提案，所有的工作基本上是跟踪别人的研交过一个自己的提案，所有的工作基本上是跟踪别人的研究，中国代表团还没有真正介入到究，中国代表团还没有真正介入到MPEGMPEG标准的制定。标准的制定。19981998年年1212月月1414日中国信息技术标准化委员会多媒体专业委员会日中国信息技术标准化委员会多媒体专业委员会和国家和国家“863”863”计划智能计算机专家委员会联合成立了计划智能计算机专家委员会联合成立了MPEG-CHINAMPEG-CHINA工作组，其目的是组织国内在工作组，其目的是组织国内在MP

22、EGMPEG及相关领域及相关领域的专家和研究人员协同工作，使我国多媒体标准化研究制的专家和研究人员协同工作，使我国多媒体标准化研究制定工作与国际标准化进程接轨。在定工作与国际标准化进程接轨。在19991999年年3 3月韩国月韩国SeuolSeuol举举行的行的MPEGMPEG第第4747次会议上，次会议上，MPEG-CHINA MPEG-CHINA 工作组代表我国首工作组代表我国首次向次向MPEGMPEG委员会递交了四个提案，标志我国的研究人员在委员会递交了四个提案，标志我国的研究人员在参与国际标准制定工作中迈出了可喜的一步。参与国际标准制定工作中迈出了可喜的一步。MPEG-CHINAMPE

23、G-CHINA组织的目的是协调国内学者组织的目的是协调国内学者的研究工作，并鼓励大家参与的研究工作，并鼓励大家参与MPEGMPEG标准的制标准的制定，通过参与国际竞争提高中国代表团的地定，通过参与国际竞争提高中国代表团的地位。位。MPEG-CHINAMPEG-CHINA自成立以来几乎每月举行一自成立以来几乎每月举行一次讨论会，并在自己建立的次讨论会，并在自己建立的FTPFTP站点上，为站点上，为国内的研究人员提供最新的国内的研究人员提供最新的MPEGMPEG国际会议的国际会议的文档和资料。为扩大文档和资料。为扩大MPEGMPEG在国内的影响，同在国内的影响，同时也便于国内学者进行国际交流，经申请时也便于国内学者进行国际交流，经申请ISO/IEC MPEG WG11 ISO/IEC MPEG WG11 工作组同意，工作组同意，20002000年年7 7月在北京举办第月在北京举办第5353次次MPEGMPEG大会，该次会议由大会，该次会议由MPEG-CHINAMPEG-CHINA组织协办。组织协办。