多媒体技术基础及应用形成性考核作业参考答案

多媒体技术基础及应用形成性考核作业参考答案内容摘要：

（ A）（ 1）（ 3） （ B）（ 1）（ 4） （ C）（ 1）（ 3）（ 4） （ D）仅（ 3） 答：（ B） 图象序列中的两幅相邻图象，后一幅图象与前一幅图象之间有较大的相关，这是： （ A）空间冗余 （ B）时间冗余 （ C）信息熵冗余 （ D）视觉冗余 答：（ B） 下列哪一种说法是不正确的： （ A）预测编码是一种只能针对空间冗余进行压缩的方法 （ B） 预测编码是根据某一种模型进行的 （ C）预测编码需将预测的误差进行存储或传输 （ D） 预测编码中典型的压缩方法有 DPCM、 ADPCM 答：（ A） 下列哪一种说法是正确的： （ A）信息量等于数据量与冗余量之和 （ B） 信息量等于信息熵与数据量之差 （ C）信息量等于数据量与冗余量之差 （ D） 信息量等于信息熵与冗余量之和 答：（ C） P180。 64K是视频通信编码标准，要支持通用中间格式 CIF，要求 P 至少为： （ A） 1 （ B） 2 （ C） 4 （ D） 6 答：（ D） 在 MPEG 中为了提高数据压缩比，采用了哪些方法： （ A）运动补偿与运行估计 （ B）减少时域冗余与空间冗余 （ C）帧 （ D）向前预测与向后预测 答：（ C） 在 JPEG 中使用了哪两种熵编码方法： （ A）统计编码和算术编码 （ B） PCM编码和 DPCM编码 （ C）预测编码和变换编码 （ D）哈夫曼编码和自适应二进制算术编码 答：（ D） 简述 MPEG 和 JPEG 的主要差别。 答： MPEG 视频压缩技术是针对运动图象的数据压缩技术。 为了提高压缩比，帧 1 10 a3 110 a4 1110 a5 1111 则： a1=0 a2=10 a3=110 a4=1110 a5=1111 信息熵： a1a5 码长分别为 1， 2， 3， 4， 4 则平均码长 详述 JPEG 静态图象压缩编码原理及实现技术。 答： JPEG 是由国际电报咨询委员会（ CCITT）和国际标准化协 会（ OSI）联合组成的一个图象专家小组开发研制的连续色调、多级灰度、静止图象的数字图象压缩编码方法。 JPEG适于静止图象的压缩，此外，电视图象序列的帧内图象的压缩编码也常采用 JPEG 压缩标准。 JPEG 数字图象压缩文件作为一种数据类型，如同文本和图形文件一样地存储和传输。 基于离散余弦变换（ DCT）的编码方法是 JPEG 算法的核心内容。 算法的编解码过程如教材 136页图 所示。 编码处理过程包括原图象数据输入、正向 DCT 变换器、量化器、熵编码器和压缩图象数据的输出，除此之外还附有量化表和熵编码表（即哈 夫曼表）；接收端由信道收到压缩图象数据流后，经过熵解码器、逆量化器、逆变换（ IDCT），恢复并重构出数字图象，量化表和熵编码表同发送端完全一致。 编码原图象输入，可以是单色图象的灰度值，也可以是彩色图象的亮度分量或色差分量信号。 DCT 的变换压缩是对一系列 8*8 采样数据作块变换压缩处理，可以对一幅像，从左到右、从上到下、一块一块（ 8*8/块）地变换压缩，或者对多幅图轮流取 8*8 采样数据块压缩。 解码输出数据，需按照编码时的分块顺序作重构处理，得到恢复数字图象。 具体的实现技术如下： （ 1）首先把一 幅图象分 8*8 的子块按图中的框图进行离散余弦正变换（ FDCT）和离散余弦逆变换（ IDCT）。 在编码器的输入端，原始图象被分成一系列 8*8 的块，作为离散余弦正变换（ FDCT）的输入。 在解码器的输出端，离散余弦逆变换（ IDCT）输出许多 8*8 的数据块，用以重构图象。 8*8 FDCT 和 8*8 IDCT 数学定义表达式如下： FDCT： IDCT： 两式中， C(u),C(v)= ， 当 u=v=0 C(u),C(v)=1 , 其它情况 离散余弦正变换 （ FDCT）可看作为一个谐波分析仪，把离散余弦逆变换（ IDCT）看作一个谐波合成器。 每个 8*8 二维原图象采样数据块，实际上是 64 点离散信号，该信号是空间二维参数 x 和 y 的函数。 FDCT 把这些信号作为输入，然后把它分解成 64 个正交基信号，每个正交信号对应于 64 个二维（ 2D）空间频率中的一个，这些空间频率是由输入信号的频谱组成。 FDCT 的输出是 64 个基信号的幅值（即 DCT 系数），每个系数值由 64 点输入信号唯一地确定，即离散余弦变换的变换系数。 在频域平面上变换系数二维频域变量 u和 v 的函数。 对应于 u=0， v=0 的系数 ，称做直流分量（ DC 系数），其余 63 个系数称做交流分量（ AC系数）。 因为在一幅图象中像素之间的灰度或色差信号变化缓慢，在 8*8 子块中像素之间相关性很强，所以通过离散余弦正变换处理后，在空间频率低频范围内集中了数值大的系数，这样为数据压缩提供了可能。 远离直流系数的高频交流系数大多为零或趋于零。 如果 FDCT和 IDCT 变换计算中计算精度足够高，并且 DCT 系数没有被量化，那么原始的 64 点信号就能精确地恢复。 （ 2）量化 为了达到压缩数据的目的，对 DCT 系数 F（ u,v）需作量化处理。 量化处理是一个多到 一的映射它是造成 DCT 编解码信息损失的根源。 在 JPEG 标准中采用线性均匀量化器。 量化定义为，对 64个 DCT 变换系数 F（ u,v）除以量化步长 Q(u,v)后四舍五入取整。 即量化器步长是量化表的元素，量化表元素随 DCT 变换系数的位置而改变，同一像素的亮度量化表和色差量化表不同值，量化表的尺寸也是 64，与 64 个变换系数一一对应。 量化表中的每一个元素值为 1 至 255 之间的任意整数，其值规定了对应位置变换系数的量化器步长。 在接收端要进行逆量化，逆量化的计算公式为： 不同频率的余弦函数对视觉的影响不同，量化处理 是在一定的主观保真度图像质量的前提下，可据不同频率的视觉阈值来选择量化表中的元素值的大小。 根据心理视觉加权函数得到亮度化表和色度量化表。 DCT 变换系数 F（ u,v）除以量化表中对应位置的量化步长，其幅值下降，动态范围变窄，高频系数的零值数目增加。 （ 3）熵编码 为进一步达到压缩数据的目的，需对量化后的 DC 系数和行程编码后的 AC 系数进行基于统计特性的熵编码。 64 个变换系数经量化后，坐标 u=v=0 的值是直流分量（即 DC 系数）。 DC 系数是 64 个图像采样平均值。 因为相邻的 88 块之间有强的相关性，所以相邻块 的 DC系数值很接近，对量化后前后两块之间的 DC 系数差值进行编码，可以用较少的比特数。 DC 系数包含了整个图像能量的主要部分。 经量化后的 63 个 A。