【畢業(yè)論文】多媒體數(shù)據(jù)壓縮算法研究與實(shí)現(xiàn)

1、多媒體數(shù)據(jù)壓縮算法研究與實(shí)現(xiàn)摘要： 摘要：多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效地處理、傳輸和存儲(chǔ)龐大的多媒體數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)。許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Χ嗝襟w信息的實(shí)時(shí)壓縮提出了更高的要求，快速、高效的壓縮算法是解決這一問題的關(guān)鍵。針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)在空間、時(shí)間、結(jié)構(gòu)、視覺、知識(shí)等方面所產(chǎn)生的冗余,利用有損壓縮和無損壓縮等方法,對(duì)圖像、音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮,以保留盡可能少的有用信息。本文主要是把所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，對(duì)目前普遍采

2、用的多媒體數(shù)據(jù)及其壓縮算法加以研究，同時(shí)介紹了數(shù)據(jù)壓縮所采用的分類、方法及其標(biāo)準(zhǔn)，并分析每種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并據(jù)此選擇設(shè)計(jì)一種多媒體數(shù)據(jù)的無損壓縮算法。并以實(shí)例加以說明。關(guān)鍵詞：多媒體;壓縮; 哈夫曼編碼.1. 1.多媒體數(shù)據(jù)類型 多媒體數(shù)據(jù)類型1.1 1.1 文字 文字在現(xiàn)實(shí)世界中，文字是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換的主要媒體。文字主要包括西文與中文。在計(jì)算機(jī)中，文字用二進(jìn)制編碼表示，即使用不同的二進(jìn)制編碼來代表不同的文字。1.2 1.2

3、 音頻 音頻音頻（Audio）指的是 20HZ～20kHz 的頻率范圍，但實(shí)際上“音頻”常常被作為“音頻信號(hào)”或“聲音”的同義語，是屬于聽覺類媒體，主要分為波形聲音、語音和音樂。1.3 1.3 視頻媒體 視頻媒體能夠利用視覺傳遞信息的媒體都是視頻媒體。位圖圖像、矢量圖像等都是視頻媒體。指從 N 個(gè)相等的可能事件中選出一個(gè)事件所需要的信息度量和含量。也可以說是辨別 N個(gè)事件中特定事件所需提問“是”或“否”的最小次數(shù)。例如： 例如：從 64

4、 個(gè)數(shù)（1~64 的整數(shù)）中選定某一個(gè)數(shù)（采用折半查找算法） ，提問：“是否大于 32？” ，則不論回答是與否，都消去半數(shù)的可能事件，如此下去，只要問 6 次這類問題，就可以從 64 個(gè)數(shù)中選定一個(gè)數(shù)，則所需的信息量是 6（bit）我們現(xiàn)在可以換一種方式定義信息量，也就是信息論中信息量的定義。設(shè)從 N 中選定任一個(gè)數(shù) X 的概率為 P(x)，假定任選一個(gè)數(shù)的概率都相等，即P(x)=1/N，則信息量 I(x)可定義為： 2 2 2 1 (

5、 ) log log log ( )N I x N P x ? ? ? ? ?上式可隨對(duì)數(shù)所用“底”的不同而取不同的值，因而其單位也就不同。設(shè)底取大于 1 的整數(shù) α，考慮一般物理器件的二態(tài)性，通常 α 取 2，相應(yīng)的信息量單位為比特（bit） ；當(dāng) α=e，相應(yīng)的信息量單位為奈特（Nat） ；當(dāng) α=10，相應(yīng)的信息量單位為哈特（Hart） ；顯然，當(dāng)隨機(jī)事件 x 發(fā)生的先驗(yàn)概率 P(x)大時(shí)，算出的 I(x)小，那么這個(gè)事件發(fā)生的可

6、能性大，不確定性小，事件一旦發(fā)生后提供的信息量也少。必然事件的 P(x)等于 1， I(x)等于 0，所以必然事件的消息報(bào)導(dǎo)，不含任何信息量；但是一件人們都沒有估計(jì)到的事件（P(x)極小） ，一旦發(fā)生后，I(x)大，包含的信息量很大。所以隨機(jī)事件的先驗(yàn)概率，與事件發(fā)生后所產(chǎn)生的信息量，有密切關(guān)系。I(x)稱 x 發(fā)生后的自信息量，它也是一個(gè)隨機(jī)變量?，F(xiàn)在可以給“熵”下個(gè)定義了。信息量計(jì)算的是一個(gè)信源的某一個(gè)事件（X）的自信息量，而一個(gè)信