音视频理论:离散余弦变换-DCT

离散余弦变换在压缩的时候中的应用


多媒体数据的显著特点就是数据量非常大,解决方案就是进行数据压缩,压缩后进行存储和运输,到需要的时候进行解压和还原。

1 多媒体数据其中有大量的冗余,数据压缩技术就是利用多媒体数据的冗余性来减少数据量的方法:

常见的冗余类型有: 时间冗余,空间冗余 ,视觉冗余       

     


<1> 空间冗余:一副图像表面上各采样点的颜色之间往往会存在空间连贯性。

用到的方法: 帧内压缩,颜色相同的块进行帧内压缩。

<2> 时间冗余: 相邻帧之间,前后帧之间有很多相同的地方,这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面,所以称为时间冗余

同样,语音数据中也存在时间冗余。如图:


数据的压缩方法:

一   按照压缩的方法是否产生失真分类

 1  无失真压缩     根据现在的技术水平,这种压缩可以将源数据压缩1/2或者1/4,常见的压缩算法有:哈夫曼算法和lzw算法

 2  有失真压缩      顾名思义,解压后的数据和原来有所偏差,但是不影响表达,例如:图像,视频,音频压缩,压缩比可以到100:1.,人的感官同样感觉不到。

二   按照压缩的方法的原理分类

1预测编码: 根据已经编码的预测相邻的一个像素点的值

2 变换编码:不是很理解。。。“专业说法:将图像的光强矩阵变换到系数空间上,然后对系数进行编码压缩”

3 统计编码:根据信息出现的概率分布进行压缩编码

4 分析-合成编码:基元和特征参数(不是很理解)

5 混合编码:混合以上各种单一压缩的长处,力求压缩比和压缩效率,保真度最佳!


图像压缩编码举例:

一  行程编码( 简称 RLE): 具有相同颜色并且是连续的像素数目称为行程长度。

特点: 编码简单直观,编码/解码速度块,因此许多图形和视频文件,如 .bmp   .avi  .tiff  的格式的文件的压缩均采用这种方式



行程编码的优点/缺点: 1 直观经济  2无损压缩   3不适合颜色丰富的自然图像         需要和其他的技术一起使用


二  哈夫曼编码: 由于图像中的表示颜色出现的概率的不同,对频率高的赋值较短的字长的码,对出现频率小的编于较长字长的码,从而减少总的代码量,但不减少总的信息量。



基于DCT图像的压缩:

将在空域上描述的图像,经过某种变换(余弦变换,傅立叶变换),在某种变换域里描述,首选降低图像的相关性,其次进行某种图像处理

(如 频域的二维滤波)以及熵编码,可以进一步压缩图像的编码比特率。

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