浅析计算机多媒体音像压缩技术-
最后更新时间：2024-03-23
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论文导读：
摘要： 计算机多媒体技术算是信息技术领域的领军者，它发展的最快，在新一代电子技术蓬勃发展和激烈竞争中，处于一个焦点的地位。多媒体技术的功能有很多，如计算机、声音、图文、动画及通信等，在高速信息网广泛应用的情况下，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，所以在许多行业都有所涉及，如咨询服务、图书、通信、金融、医疗等，我们的生活在其影响下正在不断的发生着变化。多媒体数据压缩技术是现代网络发展的关键性技术之一。由于图像和声音信号中存在各种各样的冗余，为数据压缩提供了可能。数据压缩技术有无损压和有损压缩两大类，这些压缩技术又各有不同的标准。
Abstract: The computer multimedia technology is the leader of the field of information technology, with the most fastest growing, it is in focal position in vigorous development and fierce competition of new generation of electronic technology. Multimedia technology integrates many functions, such as computer, voice, text, images, animation, video and communications etc., and it can achieve glob源于：7彩论文网论文格式范文网www.7ctime.com
al computer networking and the sharing of information resources with the growing popularity of high-speed information network, therefore, it is widely used in consulting services, books, communications, financing, medical treatment and other industries, which is influencing our life. The multimedia data compression technology is one of the key technologies of the modern network development. Because of the various kinds of redundancy in image and sound signal, it provides possibility for data compression. Data compression technology is divided into lossless compression and lossy compression, and these compression techniques he different standards.
关键词： 多媒体图像；网络发展；数据压缩；技术；标准
Key words: multimedia image；network development；data compression；technique；standard
1006-4311（2012）25-0175-02
1多媒体数据压缩技术
计算机多媒体数据压缩技术发展的已经比较成熟了，其压缩的实现是建立在视频、图像和声音这些媒体文件压缩力非常强大的基础上的。例如：位图格式的图像存储方式，这是现在使用得比较多的图像存储方式，其图像数据，像素与像素之间在行方向和列方向的相关性都不小，因而整体上数据的冗余度非常大；若允许一定限度失真，则能很大程度的压缩图像数据。
一般在多媒体计算系统中，信息要完成一个从单一媒体到多种媒体的转移；若要表示传输和处理非常多的数字化了的声音/图片/影像视频信息等，就会形成很大的数据量。例如，一幅具有中等分辨率（640*480像素）真彩像（24位/像素），它的数据量大约是7.37Mb/帧。如果要求25帧/秒的全动态显示，那么所需的数据量184Mb/s，同时系统的数据传输速率一定要达到184Mb/s，当下这是没办法实现的。声音也是一样。若用16位/样值的PCM编码，把采样速率定为44.1kHz，则双声道立体声会产生176KB/s的数据量。总之，音频、视频具有很大的数据量。若没有展开数据处理，计算机系统对它的存取和交换就会非常困难，几乎是完不成这个任务的。因此，在多媒体计算机系统中，要使获得的图像、视频画面质量和听觉效果非常好，一定要解决好图像、视频、音频信号数据存储量非常大和实时传输的问题。
因为视频、图像、声音这些媒体具有很大的压缩力。所以多媒体数据能够进行一个压缩。例如：位图格式的图像存储方式，这是现在使用得比较多的图像存储方式，其图像数据，像素与像素之间在行方向和列方向的相关性都不小，因而整体上数据的冗余度非常大；若允许一定限度失真，则能很大程度的压缩图像数据。
在多媒体技术的发展过程中，数据压缩是是众多技术中比较核心的一种，简单的说，它就是用最少的数码来表示信号。其作用能比较迅速地传输各种信号、紧缩数据存储容量，解决图形、图像、音频、视频文件在未压缩时前数据量过大的问题。例如，普通电话线路调制解调速率为28.8kbps，在用于声音信号的传输比特率为8kbps的地区，这样未经压缩的96kbps就需要将电话的声音信号带宽拓宽12倍；CD-ROM的容量大约是650M字节，双层双面DVD的容量大约有17G字节，对于未压缩的电视信号，CD-ROM仅可存储23.5秒，DVD光盘仅可存储大约15分钟节目。如果不对这些数据进行压缩处理，那么信论文导读：
息的保存、传输、携带都将会是一个很大的问题。在对多媒体数据压缩技术的研究中，人们发现这些原始数据都存在着很大的冗余，即存在着一些不影响人们感官的元素。数据中间常出现一些多余成分，称为冗余度，例如在一份文件中，某些符号会重复出现、某些符号出现的次数比较多、某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，我们便可以在数据编码中除去或减少这些冗余部分。冗余度压缩是一个可逆过程，因此叫做无失真压缩。另外，数据间（特别是相邻的数据间）具有相关性。例如图片中经常出现色彩均匀的背影，有时声音信号出现一定的规律和周期等。因此，利用某些变换努力除去这些相关性是有可能实现的。但这种变换带来恢复不了的损失和误差也是有可能的，因此叫做不可逆压缩。冗余数据通常情况下分为空间冗余、知识冗余、统计冗余、信息熵冗余等。去除这些冗余信息，便可以实现对数据的压缩，同时亦不影响对这些数据的使用。
2多媒体数据压缩技术的实现方法
以解码后数据与原始数据是不是完全吻合为基础，可将压缩方法成两类：一是有失真编码，一是无失真编码。有失真压缩法将使信息量越来越少，并且损失的信息不可再恢复，因此这种压缩法是不可逆的。有失真压缩(Lossy Compression)有失真系统假定在压缩和解压过程中允许一定的信息损失。许多高清晰度的图形文件包含的信息如果在压缩阶段丢失了也不会引起变化。例如，如果你以高分辨率扫描彩画，但是你的显示器不能显示这种清晰度，你就可以使用有摘自：7彩论文网论文查重www.7ctime.com
失真压缩方案，因为不会遗漏细节。声音和图象文件也适于用有失真压缩，因为信息损失引起的变化很小，解压播放时可能觉察不出来。虽然无失真压缩中没有信息损失，但压缩比通常只有2∶1，有失真压缩根据被压缩信息的类型提供的压缩比从100∶1至200∶1，声音和图象信息能很好地压缩，因为它通常包含大量冗余信息。
无失真压缩不可能出现失真现象。从信息主义上看，无失真编码是忽略了被压缩信息性质和压缩技术的。它是以平均信息量为基础的技术，并非是基于压缩信息的类型进行优化压缩的，而是把所有的数据当做比特序列，即平均信息量编码没有考虑被压缩信息主义内容。在多媒体技术中，它通常用来压缩文本、数据，能使原始数据完全恢复。但这种方法压缩不太高，如行程编码、LZW编码、霍夫曼（Huffman）编码的压缩比一般在2：1至5：1之间。
要实现多媒体压缩技术，方法有很多，目前就有一百种左右，其中比较典型的是基于信源理论编码的压缩方法、离散余弦变换(DCT)和小波分解技术压缩算法。小波技术弥补了传统压缩方法的不足，表现了一些创新点，潜力巨大，近几年来不少的研究者都把目光聚集在这一技术上。小波压缩技术可以将一个图像分解成许多称为“小片”的区域；在每个小片中，通过滤波，把图像分解成许多低频与高频分量。低频分量能通过有差异的分辨率来量化，也就是说图像的低频部分得有不少的二进制位，这样便能使图像重构时的信噪比得到改善。低频元素采用精细量化，高频分量的量化不是很精细，因为比较难发现变化区域的噪声与误差。此外，又有一种叫做碎片技术的压缩方法出现了，它以实际图形的重复特性为依靠。在一种从DNA序列研究中发展得到的模式识别技术的帮助下，可使通过WAN链路的流量更少些，压缩比率最大可达90％，这样通过网络传输图像和声音的压缩比就会比之前的大，网络负荷不再那么重，使网络信息能更好的传播。
3压缩原理
计算机多媒体数据的压缩就是把原始的数据进行编码压缩的一个编码过程。现在的数据压缩技术越来越先进，在各种场合均可使用的编码方法应运而生。
由于图像数据之间存在着一定的冗余，所以使得数据的压缩成为可能。信息论的创始人Shannon提出把数据看作是信息和冗余度（redundancy）的组合。所谓冗余度，是由于一副图像的各像素之间存在着很大的相关性，可利用一些编码的方法把它们除去，这样就可以使冗余压缩数据不那么多了。为了去掉数据中的冗余，常常要考虑信号源的统计特性，或建立信号源的统计模型。
编码压缩方法有许多种，从不同的角度出发有不同的分类方法，比如从信息论角度出发可分为两大类：
①冗余度压缩方法，也称无损压缩，信息保持编码或熵编码。具体讲就是解码图像和压缩编码前的图像严格相同，没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。②信息量压缩方法，也称有损压缩，失真度编码或熵压缩编码。也就是讲解码图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。
4结束语
计算机多媒体音像技术是一种迅速发展的综合性电子信息技术，它给传统的计算机系统、音频和视频设备带来了方向性的变革，将对大众传媒产生深远的影响。多媒体计算机将加速计算机进人家庭和社会各个方面的进程，给人们的工作、生活和娱乐带来深刻的革命。
多媒体音像技术还可以应用于数字图书馆、数字博物馆等领域此外，交通监控等也可使用多媒体技术进行相关监控。
参考文献：
简艳英.多媒体数据压缩技术探析[J].漯河职业技术学院学报，2008(02).
祝君,林庆农,徐造林.实时历史数据库中压缩技术的并行化研究[J].计算机技术与发展，2010(07).
[3]杨政堂.计算机及现代通信中的多媒体技术[J].深圳特区科技，1997(01).
摘要： 计算机多媒体技术算是信息技术领域的领军者，它发展的最快，在新一代电子技术蓬勃发展和激烈竞争中，处于一个焦点的地位。多媒体技术的功能有很多，如计算机、声音、图文、动画及通信等，在高速信息网广泛应用的情况下，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，所以在许多行业都有所涉及，如咨询服务、图书、通信、金融、医疗等，我们的生活在其影响下正在不断的发生着变化。多媒体数据压缩技术是现代网络发展的关键性技术之一。由于图像和声音信号中存在各种各样的冗余，为数据压缩提供了可能。数据压缩技术有无损压和有损压缩两大类，这些压缩技术又各有不同的标准。
Abstract: The computer multimedia technology is the leader of the field of information technology, with the most fastest growing, it is in focal position in vigorous development and fierce competition of new generation of electronic technology. Multimedia technology integrates many functions, such as computer, voice, text, images, animation, video and communications etc., and it can achieve glob源于：7彩论文网论文格式范文网www.7ctime.com
al computer networking and the sharing of information resources with the growing popularity of high-speed information network, therefore, it is widely used in consulting services, books, communications, financing, medical treatment and other industries, which is influencing our life. The multimedia data compression technology is one of the key technologies of the modern network development. Because of the various kinds of redundancy in image and sound signal, it provides possibility for data compression. Data compression technology is divided into lossless compression and lossy compression, and these compression techniques he different standards.
关键词： 多媒体图像；网络发展；数据压缩；技术；标准
Key words: multimedia image；network development；data compression；technique；standard
1006-4311（2012）25-0175-02
1多媒体数据压缩技术
计算机多媒体数据压缩技术发展的已经比较成熟了，其压缩的实现是建立在视频、图像和声音这些媒体文件压缩力非常强大的基础上的。例如：位图格式的图像存储方式，这是现在使用得比较多的图像存储方式，其图像数据，像素与像素之间在行方向和列方向的相关性都不小，因而整体上数据的冗余度非常大；若允许一定限度失真，则能很大程度的压缩图像数据。
一般在多媒体计算系统中，信息要完成一个从单一媒体到多种媒体的转移；若要表示传输和处理非常多的数字化了的声音/图片/影像视频信息等，就会形成很大的数据量。例如，一幅具有中等分辨率（640*480像素）真彩像（24位/像素），它的数据量大约是7.37Mb/帧。如果要求25帧/秒的全动态显示，那么所需的数据量184Mb/s，同时系统的数据传输速率一定要达到184Mb/s，当下这是没办法实现的。声音也是一样。若用16位/样值的PCM编码，把采样速率定为44.1kHz，则双声道立体声会产生176KB/s的数据量。总之，音频、视频具有很大的数据量。若没有展开数据处理，计算机系统对它的存取和交换就会非常困难，几乎是完不成这个任务的。因此，在多媒体计算机系统中，要使获得的图像、视频画面质量和听觉效果非常好，一定要解决好图像、视频、音频信号数据存储量非常大和实时传输的问题。
因为视频、图像、声音这些媒体具有很大的压缩力。所以多媒体数据能够进行一个压缩。例如：位图格式的图像存储方式，这是现在使用得比较多的图像存储方式，其图像数据，像素与像素之间在行方向和列方向的相关性都不小，因而整体上数据的冗余度非常大；若允许一定限度失真，则能很大程度的压缩图像数据。
在多媒体技术的发展过程中，数据压缩是是众多技术中比较核心的一种，简单的说，它就是用最少的数码来表示信号。其作用能比较迅速地传输各种信号、紧缩数据存储容量，解决图形、图像、音频、视频文件在未压缩时前数据量过大的问题。例如，普通电话线路调制解调速率为28.8kbps，在用于声音信号的传输比特率为8kbps的地区，这样未经压缩的96kbps就需要将电话的声音信号带宽拓宽12倍；CD-ROM的容量大约是650M字节，双层双面DVD的容量大约有17G字节，对于未压缩的电视信号，CD-ROM仅可存储23.5秒，DVD光盘仅可存储大约15分钟节目。如果不对这些数据进行压缩处理，那么信论文导读：
息的保存、传输、携带都将会是一个很大的问题。在对多媒体数据压缩技术的研究中，人们发现这些原始数据都存在着很大的冗余，即存在着一些不影响人们感官的元素。数据中间常出现一些多余成分，称为冗余度，例如在一份文件中，某些符号会重复出现、某些符号出现的次数比较多、某些字符总是在各数据块中可预见的位置上出现等，我们便可以在数据编码中除去或减少这些冗余部分。冗余度压缩是一个可逆过程，因此叫做无失真压缩。另外，数据间（特别是相邻的数据间）具有相关性。例如图片中经常出现色彩均匀的背影，有时声音信号出现一定的规律和周期等。因此，利用某些变换努力除去这些相关性是有可能实现的。但这种变换带来恢复不了的损失和误差也是有可能的，因此叫做不可逆压缩。冗余数据通常情况下分为空间冗余、知识冗余、统计冗余、信息熵冗余等。去除这些冗余信息，便可以实现对数据的压缩，同时亦不影响对这些数据的使用。
2多媒体数据压缩技术的实现方法
以解码后数据与原始数据是不是完全吻合为基础，可将压缩方法成两类：一是有失真编码，一是无失真编码。有失真压缩法将使信息量越来越少，并且损失的信息不可再恢复，因此这种压缩法是不可逆的。有失真压缩(Lossy Compression)有失真系统假定在压缩和解压过程中允许一定的信息损失。许多高清晰度的图形文件包含的信息如果在压缩阶段丢失了也不会引起变化。例如，如果你以高分辨率扫描彩画，但是你的显示器不能显示这种清晰度，你就可以使用有摘自：7彩论文网论文查重www.7ctime.com
失真压缩方案，因为不会遗漏细节。声音和图象文件也适于用有失真压缩，因为信息损失引起的变化很小，解压播放时可能觉察不出来。虽然无失真压缩中没有信息损失，但压缩比通常只有2∶1，有失真压缩根据被压缩信息的类型提供的压缩比从100∶1至200∶1，声音和图象信息能很好地压缩，因为它通常包含大量冗余信息。
无失真压缩不可能出现失真现象。从信息主义上看，无失真编码是忽略了被压缩信息性质和压缩技术的。它是以平均信息量为基础的技术，并非是基于压缩信息的类型进行优化压缩的，而是把所有的数据当做比特序列，即平均信息量编码没有考虑被压缩信息主义内容。在多媒体技术中，它通常用来压缩文本、数据，能使原始数据完全恢复。但这种方法压缩不太高，如行程编码、LZW编码、霍夫曼（Huffman）编码的压缩比一般在2：1至5：1之间。
要实现多媒体压缩技术，方法有很多，目前就有一百种左右，其中比较典型的是基于信源理论编码的压缩方法、离散余弦变换(DCT)和小波分解技术压缩算法。小波技术弥补了传统压缩方法的不足，表现了一些创新点，潜力巨大，近几年来不少的研究者都把目光聚集在这一技术上。小波压缩技术可以将一个图像分解成许多称为“小片”的区域；在每个小片中，通过滤波，把图像分解成许多低频与高频分量。低频分量能通过有差异的分辨率来量化，也就是说图像的低频部分得有不少的二进制位，这样便能使图像重构时的信噪比得到改善。低频元素采用精细量化，高频分量的量化不是很精细，因为比较难发现变化区域的噪声与误差。此外，又有一种叫做碎片技术的压缩方法出现了，它以实际图形的重复特性为依靠。在一种从DNA序列研究中发展得到的模式识别技术的帮助下，可使通过WAN链路的流量更少些，压缩比率最大可达90％，这样通过网络传输图像和声音的压缩比就会比之前的大，网络负荷不再那么重，使网络信息能更好的传播。
3压缩原理
计算机多媒体数据的压缩就是把原始的数据进行编码压缩的一个编码过程。现在的数据压缩技术越来越先进，在各种场合均可使用的编码方法应运而生。
由于图像数据之间存在着一定的冗余，所以使得数据的压缩成为可能。信息论的创始人Shannon提出把数据看作是信息和冗余度（redundancy）的组合。所谓冗余度，是由于一副图像的各像素之间存在着很大的相关性，可利用一些编码的方法把它们除去，这样就可以使冗余压缩数据不那么多了。为了去掉数据中的冗余，常常要考虑信号源的统计特性，或建立信号源的统计模型。
编码压缩方法有许多种，从不同的角度出发有不同的分类方法，比如从信息论角度出发可分为两大类：
①冗余度压缩方法，也称无损压缩，信息保持编码或熵编码。具体讲就是解码图像和压缩编码前的图像严格相同，没有失真，从数学上讲是一种可逆运算。②信息量压缩方法，也称有损压缩，失真度编码或熵压缩编码。也就是讲解码图像和原始图像是有差别的，允许有一定的失真。
4结束语
计算机多媒体音像技术是一种迅速发展的综合性电子信息技术，它给传统的计算机系统、音频和视频设备带来了方向性的变革，将对大众传媒产生深远的影响。多媒体计算机将加速计算机进人家庭和社会各个方面的进程，给人们的工作、生活和娱乐带来深刻的革命。
多媒体音像技术还可以应用于数字图书馆、数字博物馆等领域此外，交通监控等也可使用多媒体技术进行相关监控。
参考文献：
简艳英.多媒体数据压缩技术探析[J].漯河职业技术学院学报，2008(02).
祝君,林庆农,徐造林.实时历史数据库中压缩技术的并行化研究[J].计算机技术与发展，2010(07).
[3]杨政堂.计算机及现代通信中的多媒体技术[J].深圳特区科技，1997(01).