学习目标:
1.熟悉数据压缩的必要性
2.了解数据压缩的可能性
视频学习:
电子教材:
数据压缩
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,并且使他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。目前,虚拟现实技术要实现逼真的三维空间、3D立体声效果和在实境中进行仿真交互,带来的突出的问题是媒体元素数字化后数据量大得惊人。
用字节表示图像文件大小时,一幅未经压缩的数字图像的数据量计算公式如下:
图像数据量大小 = 像素总数×图像深度÷8
例如:一幅 640×480 的 256 色(8位)图像为 640×480×8/8 = 307200 字节,相当于约15万汉字
可能性
多媒体数据包括两部分内容:信息和冗余数据。信息是有用的数据,冗余数据是无用的内容,它是可以压缩的。压缩这些冗余数据可以使原始数据大大减少,从而减少多媒体数据的存储量,解决多媒体数据的传输问题。
冗余的具体表现在相同或者相似信息的重复。它可能是空间范围的重复,也可能是时间范围的重复;可能是严格重复,也可能是相似性重复。冗余为数据压缩提供了可能,常见的冗余数据主要有空间冗余,时间冗余、结构冗余、听觉冗余、视觉冗余、结构冗余、知识冗余。
1.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,如天空背景是从蓝色到白色的渐变色,颜色之间具有相关性。这些相关性的成像结果在数字化图像中就表现为数据冗余。

2.时间冗余
时间冗余反映在图像序列中相邻帧图像之间具有较大的相关性,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。如视频帧序列间的图像只有轻微的改变,它们之间存在冗余。

3.听觉冗余
人耳对不同频率的声音的敏感性是不同的,人耳并不能察觉所有频率的变化,存在听觉冗余。
4.视觉冗余
人眼对于图像的注意是非均匀的,人眼并不能察觉图像的所有变化。人类视觉一般分辨能力为26灰度等级,而图像量化一般采用28灰度等级,存在视觉冗余。
5.结构冗余
图像中重复出现或相近的纹理结构,结构可以通过特定的过程来生成。如方格状的地板,蜂窝,砖墙,草席等图在结构上存在冗余。
6.知识冗余
有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性,这类规律性的结构可以由经验知识和背景知识得到,知识冗余是模型编码的基础。如人脸图像有固定结构,嘴上方是鼻子,鼻子上方是眼睛,鼻子位于正脸图像的中线上,存在知识冗余。

