多媒體音像壓縮技術(shù)論文
多媒體音像壓縮技術(shù)論文
計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)作為一種新興的綜合性IT技術(shù)，將在世界范圍內(nèi)對(duì)大眾傳媒產(chǎn)生革命性的作用，學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的多媒體音像壓縮技術(shù)論文，希望你們喜歡。
多媒體音像壓縮技術(shù)論文篇一
淺析計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)
摘要： 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)算是信息技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，它發(fā)展的最快，在新一代電子技術(shù)蓬勃發(fā)展和激烈競爭中，處于一個(gè)焦點(diǎn)的地位。多媒體技術(shù)的功能有很多，如計(jì)算機(jī)、聲音、圖文、動(dòng)畫及通信等，在高速信息網(wǎng)廣泛應(yīng)用的情況下，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的全球聯(lián)網(wǎng)和信息資源共享，所以在許多行業(yè)都有所涉及，如咨詢服務(wù)、圖書、通信、金融、醫(yī)療等，我們的生活在其影響下正在不斷的發(fā)生著變化。多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)之一。由于圖像和聲音信號(hào)中存在各種各樣的冗余，為數(shù)據(jù)壓縮提供了可能。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)有無損壓和有損壓縮兩大類，這些壓縮技術(shù)又各有不同的標(biāo)準(zhǔn)。
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 global 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 have different standards.
關(guān)鍵詞： 多媒體圖像;網(wǎng)絡(luò)發(fā)展;數(shù)據(jù)壓縮;技術(shù);標(biāo)準(zhǔn)
Key words: multimedia image;network development;data compression;technique;standard
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2012)25-0175-02
1 多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
計(jì)算機(jī)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)比較成熟了，其壓縮的實(shí)現(xiàn)是建立在視頻、圖像和聲音這些媒體文件壓縮力非常強(qiáng)大的基礎(chǔ)上的。例如：位圖格式的圖像存儲(chǔ)方式，這是現(xiàn)在使用得比較多的圖像存儲(chǔ)方式，其圖像數(shù)據(jù)，像素與像素之間在行方向和列方向的相關(guān)性都不小，因而整體上數(shù)據(jù)的冗余度非常大;若允許一定限度失真，則能很大程度的壓縮圖像數(shù)據(jù)。
一般在多媒體計(jì)算系統(tǒng)中，信息要完成一個(gè)從單一媒體到多種媒體的轉(zhuǎn)移;若要表示傳輸和處理非常多的數(shù)字化了的聲音/圖片/影像視頻信息等，就會(huì)形成很大的數(shù)據(jù)量。例如，一幅具有中等分辨率(640*480像素)真彩色圖像(24位/像素)，它的數(shù)據(jù)量大約是7.37Mb/幀。如果要求25幀/秒的全動(dòng)態(tài)顯示，那么所需的數(shù)據(jù)量184Mb/s，同時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率一定要達(dá)到184Mb/s，當(dāng)下這是沒辦法實(shí)現(xiàn)的。聲音也是一樣。若用16位/樣值的PCM編碼，把采樣速率定為44.1kHz，則雙聲道立體聲會(huì)產(chǎn)生176KB/s的數(shù)據(jù)量。總之，音頻、視頻具有很大的數(shù)據(jù)量。若沒有展開數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)它的存取和交換就會(huì)非常困難，幾乎是完不成這個(gè)任務(wù)的。因此，在多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，要使獲得的圖像、視頻畫面質(zhì)量和聽覺效果非常好，一定要解決好圖像、視頻、音頻信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量非常大和實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯栴}。
因?yàn)橐曨l、圖像、聲音這些媒體具有很大的壓縮力。所以多媒體數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行一個(gè)壓縮。例如：位圖格式的圖像存儲(chǔ)方式，這是現(xiàn)在使用得比較多的圖像存儲(chǔ)方式，其圖像數(shù)據(jù)，像素與像素之間在行方向和列方向的相關(guān)性都不小，因而整體上數(shù)據(jù)的冗余度非常大;若允許一定限度失真，則能很大程度的壓縮圖像數(shù)據(jù)。
在多媒體技術(shù)的發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)壓縮是是眾多技術(shù)中比較核心的一種，簡單的說，它就是用最少的數(shù)碼來表示信號(hào)。其作用能比較迅速地傳輸各種信號(hào)、緊縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，解決圖形、圖像、音頻、視頻文件在未壓縮時(shí)前數(shù)據(jù)量過大的問題。例如，普通電話線路調(diào)制解調(diào)速率為28.8kbps，在用于聲音信號(hào)的傳輸比特率為8kbps的地區(qū)，這樣未經(jīng)壓縮的96kbps就需要將電話的聲音信號(hào)帶寬拓寬12倍;CD-ROM的容量大約是650M字節(jié)，雙層雙面DVD的容量大約有17G字節(jié)，對(duì)于未壓縮的電視信號(hào)，CD-ROM僅可存儲(chǔ)23.5秒，DVD光盤僅可存儲(chǔ)大約15分鐘節(jié)目。如果不對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，那么信息的保存、傳輸、攜帶都將會(huì)是一個(gè)很大的問題。
多媒體音像壓縮技術(shù)論文篇二
計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)的研究及應(yīng)用前景探析
摘 要：計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)功能豐富，包括音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫等。在互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)多媒體音像也隨之發(fā)展，很多行業(yè)如醫(yī)療，書籍，金融，通訊，咨詢服務(wù)等等都在其影響下發(fā)生了巨大變化。然而，計(jì)算機(jī)多媒體音像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)得以深入發(fā)展的關(guān)鍵所在。由于音頻、視頻、圖像信號(hào)中冗余信息的存在，為數(shù)據(jù)壓縮在多媒體音像技術(shù)中的應(yīng)用提供平臺(tái)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)包括無損壓縮和有損壓縮，這些壓縮技術(shù)又有其各自的標(biāo)準(zhǔn)。本文對(duì)計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了探討分析。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)多媒體;音像壓縮技術(shù);數(shù)據(jù)壓縮
中圖分類號(hào)：TP391
計(jì)算機(jī)多媒體是近幾年出現(xiàn)的新興事物，正處于飛速而全面的發(fā)展中。計(jì)算機(jī)多媒體音像技術(shù)的定義為：將音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫、數(shù)字等媒體信息作為輸入信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)輸出數(shù)字化后的信息，即交互展示音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫、數(shù)字等媒體形態(tài)。計(jì)算機(jī)多媒體的興起革命性地改變了人們獲取信息的方式，為人們?cè)贗T時(shí)代的交流提供平臺(tái)。從本質(zhì)上來講，多媒體融合了兩種或兩種以上的媒體，計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)可以完成多媒體信息的處理和傳送，如音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫、數(shù)字等。計(jì)算機(jī)多媒體音像具有互聯(lián)網(wǎng)特性，即通過互聯(lián)網(wǎng)或通信傳輸信息，而不是通過光盤硬盤U盤等存儲(chǔ)介質(zhì)來傳遞。此外，計(jì)算機(jī)多媒體的傳輸方式是交互式工作，而不僅僅是單向或雙向傳輸。
然而，海量的多媒體數(shù)據(jù)中攜帶的冗余信息給多媒體信息的傳播與應(yīng)用帶來了一定阻礙，使得數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)成為計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路。在多媒體技術(shù)的發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)壓縮是計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中的一種關(guān)鍵技術(shù)，所謂數(shù)據(jù)壓縮，就是用較少的信息來表示原始信息。數(shù)據(jù)壓縮能夠促成迅速地傳輸信號(hào)、緊縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，解決音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫文件的原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量過大帶來的困擾。
1 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)研究
現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)比較成熟了，其成功壓縮的實(shí)現(xiàn)建立在音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫這些媒體數(shù)據(jù)強(qiáng)大的壓縮能力的基礎(chǔ)上。就圖像壓縮而言，目前使用較多的圖像存儲(chǔ)方式是位圖圖像的存儲(chǔ)方式。在位圖圖像中像素與像素之間在列方向和行方向皆具有一定相關(guān)性，因此，位圖圖像整體上數(shù)據(jù)的存在一定冗余度。在計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信息要完成從單一媒體轉(zhuǎn)移到多種媒體的過程，如果傳輸或處理海量的音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫信息等，將會(huì)生成大量的數(shù)據(jù)量，尤其是音頻與視頻，具有數(shù)據(jù)量非常龐大。在沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮處理的情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)多媒體信息的存取和交換等處理幾乎是不可能完成的任務(wù)，將會(huì)非常困難且耗時(shí)。由此可見，在計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)中，既要獲得高質(zhì)量的圖像、視頻畫面和音頻效果，與此同時(shí)，又要解決龐大的數(shù)據(jù)量帶來的問題，務(wù)必處理好圖像、視頻、音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，以及實(shí)時(shí)傳輸這兩個(gè)關(guān)鍵問題。
多媒體音像數(shù)據(jù)中的一些多余信息，稱為冗余信息，即數(shù)據(jù)間的具有相關(guān)性的部分。統(tǒng)計(jì)冗余、信息熵冗余、空間冗余、知識(shí)冗余等都是冗余數(shù)據(jù)的情況，對(duì)這些冗余類型建立數(shù)學(xué)模型之后，利用某些數(shù)學(xué)變換消除這些相關(guān)性在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的。消除這些冗余信息，便可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，解壓縮后也不影響這些數(shù)據(jù)的效果與應(yīng)用。
數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)從解壓縮后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的相同程度上來看，分為有失真數(shù)據(jù)壓縮和無失真數(shù)據(jù)壓縮。有失真壓縮的定義是：數(shù)據(jù)解壓縮后與原始數(shù)據(jù)相比存在誤差，但是有失真壓縮相較于無失真壓縮可以取得較大的壓縮比，這是有失真數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。有失真數(shù)據(jù)壓縮法將會(huì)丟失原始信息中的一部分，并且丟失的信息不可恢復(fù)，因此有失真數(shù)據(jù)壓縮是一個(gè)不可逆的過程。對(duì)于部分清晰度較高的圖像數(shù)據(jù)而言，當(dāng)中包含的非關(guān)鍵信息在壓縮階段即使丟失了也不會(huì)引起人視覺上的改變。由于信息損失引起的變化很小，數(shù)據(jù)解壓縮后難以覺察與原始數(shù)據(jù)的區(qū)別，所以有失真壓縮也同樣可以用于用音頻與視頻數(shù)據(jù)。與無失真壓縮相比，雖然前者沒有信息丟失，但壓縮比通常只有區(qū)區(qū)2：1，有失真壓縮根據(jù)被壓縮信息的類型，壓縮比可達(dá)到100：1，甚至于200：1。
無失真壓縮是指在數(shù)據(jù)解壓縮后與原始數(shù)據(jù)相比不存在誤差的一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，霍夫曼編碼、算術(shù)編碼等等都是經(jīng)典的無失真壓縮方法。無失真壓縮技術(shù)的數(shù)學(xué)模型是概率統(tǒng)計(jì)編碼，所以，無失真壓縮對(duì)重復(fù)信息較多(冗余較多)的文件壓縮倍數(shù)較大，反之，對(duì)于沒有重復(fù)或重復(fù)較小(冗余較少)的文件，則壓縮倍數(shù)就較小。無失真壓縮中效果較好的是算術(shù)編碼。從信息學(xué)角度出發(fā)，無失真編碼忽略了被壓縮信息的性質(zhì)以及壓縮技術(shù)。無失真壓縮并不是根據(jù)被壓縮信息的類型實(shí)現(xiàn)優(yōu)化壓縮的技術(shù)，而是以平均信息量為基礎(chǔ)的技術(shù)，并且將所有的數(shù)據(jù)作為比特序列。平均信息量編碼并未考慮被壓縮信息的內(nèi)容。在計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)中，無失真壓縮通常用來壓縮文本文件，解壓縮后原始數(shù)據(jù)能夠完全恢復(fù)。但這種方法的缺點(diǎn)是壓縮比較低，幾種經(jīng)典的無失真壓縮方法如霍夫曼編碼、lzw編碼、行程編碼等的壓縮比一般處于2：1至5：1之間。
2 應(yīng)用前景
音像多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)一直是計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的熱點(diǎn)，是計(jì)算機(jī)處理音頻、視頻、圖像、文字、動(dòng)畫等數(shù)據(jù)的重要基礎(chǔ)，其潛在價(jià)值巨大。當(dāng)前的音像多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)方法較多，如何根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要選擇壓縮技術(shù)是有效壓縮數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。由于各種媒體特性各異，針對(duì)每種媒體都有不同的壓縮算法。
作為一種有損壓縮格式，JPEG是最常用的圖像數(shù)據(jù)格式。將圖像進(jìn)行JPEG壓縮后，圖像存儲(chǔ)大小驟然變小，圖像中的冗余信息將會(huì)丟失。在使用過高的壓縮比例時(shí)，解壓縮后恢復(fù)的圖像的質(zhì)量將會(huì)收到顯著影響。雖然JPEG壓縮技術(shù)用有損壓縮方式去除冗余的圖像數(shù)據(jù)，但是能夠滿足較高壓縮比以及解壓縮后獲得豐富的圖像信息，即平衡了圖像質(zhì)量和存儲(chǔ)大小，這是JPEG的優(yōu)勢(shì)所在。
MPEG是一種適用于視頻數(shù)據(jù)的壓縮算法，它對(duì)單幅圖像(幀)進(jìn)行編碼，同時(shí)利用幀與幀之間的相關(guān)性，消除冗余的幀，大大提高了視頻的壓縮比例。
分形壓縮技術(shù)由于它具有快速壓縮及分辨率無關(guān)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)縮放 使其在多媒體播放、瀏覽、分類、查找等領(lǐng)域中有其重要的應(yīng)用。分形壓縮技術(shù)的主要缺點(diǎn)是壓縮速度較其他壓縮技術(shù)慢。
此外，小波變換是一種嶄新的壓縮技術(shù)，在軟件壓縮方面小波變換具有快速壓縮以及大壓縮比等優(yōu)點(diǎn)，有望在計(jì)算機(jī)新媒體音像壓縮技術(shù)中成為新的壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)束語
計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)作為一種新興的綜合性IT技術(shù)，將在世界范圍內(nèi)對(duì)大眾傳媒產(chǎn)生革命性的作用，因?yàn)樗鼮橛?jì)算機(jī)設(shè)備、多媒體設(shè)備、音頻應(yīng)用、動(dòng)畫制作和視頻應(yīng)用帶來了天翻地覆的改變。計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)的發(fā)展將有利于多媒體音像技術(shù)還可以應(yīng)用于數(shù)字博物館、國土安全、軍事安全、數(shù)字圖書館、數(shù)字交通監(jiān)控等應(yīng)用領(lǐng)域的建設(shè)與發(fā)展，以及加速計(jì)算機(jī)的深度普及。現(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)有著飛速發(fā)展的趨勢(shì)，在這種趨勢(shì)下，必將產(chǎn)生更加高質(zhì)量的多媒體音像數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮產(chǎn)品，以及產(chǎn)生更多高質(zhì)量多媒體音像輸入、輸出產(chǎn)品，因此，在這些因素的相互作用下，計(jì)算機(jī)多媒體音像壓縮技術(shù)必將上升到一個(gè)新的高度。
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作者單位：南寧高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)，南寧 530007
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