有损压缩 更短的声音
多媒体应用很容易为数据压缩给出足够的正当理由。未压缩的、每像素具有24颜色比特、分辨力为600像素×800像素的图像,需要1.44MB存储空间。经过JPEG压缩后,该图像只需要上述存储空间的十分之一左右。对于视频,效果甚至更加戏剧性。一个720像素×480像素/帧、24比特/像素、30帧/秒的NTSC视频流,需要的数据速率超过20MB/s,需要超过36GB的空间来存储半小时片段,但根据算法和图像内容的不同,视频压缩可以按30:1左右的比例来降低对带宽和存储要求。多数压缩方法是有损失的,它们通过删掉图像中的数据来缩小文件大小。这种情况意味着:您无法从压缩数据精确地再现原始的未压缩图像。开发人员使用各种主观和客观的图像比较来判断压缩算法的质量。
针对照片和视频的典型压缩算法的工作方式是把图像分割成小块,然后把每个小块变换成频域表示。各种典型算法都对图像的8像素x8像素块执行离散余弦变换,产生64个频域系数。由于人眼对低频系数代表的大物体更敏感,因此,通过减少或排除很多高频系数,就可以压缩图像,并使人感觉到的变化达到最低程度。由于许多系数的值为零,因此行程编码用一个数代替了多个值,以缩小块尺寸。经过传输或存储之后,反向余弦变换把频率系数还原成8像素x8像素的图像块。正向余弦变换和反向余弦变换在处理要求方面相似,在一块典型的DSP上都只需要几百个指令周期。
当前流行的图像和视频压缩标准是由两家主要组织来定义和维护的。ITU(国际电信联盟)专门从事电信应用,并支持针对视频电话的各项H.26x标准。ISO(国际标准化组织)的重点是消费应用,定义了针对固定图像压缩的各种JPEG标准和针对视频的各种MPEG标准。ISO的JPEG成为了第一种流行的图像压缩标准,并仍用于大多数数码相机和互联网页。虽然开发者尚未广泛采用JPEG2000,但该标准把压缩效果改善了大约30%,这是因为它用离散小波变换代替了余弦变换。开发者们还普遍使用一些专有的压缩算法,比如RealNetworks公司的RealVideo和微软公司的WindowsMedia9。
ITU开发了H.261,这是该组织首批视频压缩标准之一,用于数据速率低、运动较少的视频会议应用。ITU在1990年推出了H.261作为第一种基于离散余弦变换的编解码器,用于那些支持的数据速率为64kb/s倍数的ISDN网络。H.261不用于分组网络中,它不工作于TCP/IP或互联网上。下一代ITU标准是H.263,它代替了H.261,并提供好得多的性能。它在互联网等分组网络上工作得更好,并支持更大的数据速率和图像尺寸。
ISO也开发了MPEG-1作为第一种视频压缩算法,目标是数字媒体上352像素x240像素视频的存储和检索。MPEG-1的输出比特率是1.15Mb/s,产生25:1的压缩比。为了谋求更高的分辨力,ISO创造了针对数字电视的MPEG-2。MPEG-2每帧720像素×480像素,每秒60帧,目标是各种数字应用,比如DVD、有线电视、卫星电视系统。虽然信号处理要求很高,但廉价的MPEG-2芯片编解码器目前普遍用于消费电子系统中。ITU和ISO都提倡一项新的行业标准,它出现于2003年,并在较低的比特率提供更高的质量,它就是H.264,或称MPEG-4第10部分(高级视频编码),它提供高得多的编码效率,并在低于1Mb/s的数据速率,提供广播质量的网上视频。H.264压缩算法包括一种离散余弦变换和块运动补偿预测(见图1)。与MPEG-2相比,H.264把全长度的高清晰度电影压缩到一张DVD光盘上。
图1,H.264压缩算法包括一个离散余弦变换和块运动补偿预测。
虽然视频压缩是最困难的计算问题,但数字音频也可以经历类似过程来节省嵌入资源。MP3、WMA、RA、AAC都是针对音频文件的有损编解码算法的例子,提供大约10:1的压缩比,这取决于编码参数。
更短的声音
虽然视频压缩是最困难的计算问题,但数字音频也可以经历类似过程来节省嵌入资源。MP3、WMA、RA、AAC都是针对音频文件的有损编解码算法的例子,提供大约10:1的压缩比,这取决于编码参数。
有损压缩
多媒体应用很容易为数据压缩给出足够的正当理由。未压缩的、每像素具有24颜色比特、分辨力为600像素×800像素的图像,需要1.44MB存储空间。经过JPEG压缩后,该图像只需要上述存储空间的十分之一左右。对于视频,效果甚至更加戏剧性。一个720像素×480像素/帧、24比特/像素、30帧/秒的NTSC视频流,需要的数据速率超过20MB/s,需要超过36GB的空间来存储半小时片段,但根据算法和图像内容的不同,视频压缩可以按30:1左右的比例来降低对带宽和存储要求。多数压缩方法是有损失的,它们通过删掉图像中的数据来缩小文件大小。这种情况意味着:您无法从压缩数据精确地再现原始的未压缩图像。开发人员使用各种主观和客观的图像比较来判断压缩算法的质量。
针对照片和视频的典型压缩算法的工作方式是把图像分割成小块,然后把每个小块变换成频域表示。各种典型算法都对图像的8像素x8像素块执行离散余弦变换,产生64个频域系数。由于人眼对低频系数代表的大物体更敏感,因此,通过减少或排除很多高频系数,就可以压缩图像,并使人感觉到的变化达到最低程度。由于许多系数的值为零,因此行程编码用一个数代替了多个值,以缩小块尺寸。经过传输或存储之后,反向余弦变换把频率系数还原成8像素x8像素的图像块。正向余弦变换和反向余弦变换在处理要求方面相似,在一块典型的DSP上都只需要几百个指令周期。
当前流行的图像和视频压缩标准是由两家主要组织来定义和维护的。ITU(国际电信联盟)专门从事电信应用,并支持针对视频电话的各项H.26x标准。ISO(国际标准化组织)的重点是消费应用,定义了针对固定图像压缩的各种JPEG标准和针对视频的各种MPEG标准。ISO的JPEG成为了第一种流行的图像压缩标准,并仍用于大多数数码相机和互联网页。虽然开发者尚未广泛采用JPEG2000,但该标准把压缩效果改善了大约30%,这是因为它用离散小波变换代替了余弦变换。开发者们还普遍使用一些专有的压缩算法,比如RealNetworks公司的RealVideo和微软公司的WindowsMedia9。
ITU开发了H.261,这是该组织首批视频压缩标准之一,用于数据速率低、运动较少的视频会议应用。ITU在1990年推出了H.261作为第一种基于离散余弦变换的编解码器,用于那些支持的数据速率为64kb/s倍数的ISDN网络。H.261不用于分组网络中,它不工作于TCP/IP或互联网上。下一代ITU标准是H.263,它代替了H.261,并提供好得多的性能。它在互联网等分组网络上工作得更好,并支持更大的数据速率和图像尺寸。
ISO也开发了MPEG-1作为第一种视频压缩算法,目标是数字媒体上352像素x240像素视频的存储和检索。MPEG-1的输出比特率是1.15Mb/s,产生25:1的压缩比。为了谋求更高的分辨力,ISO创造了针对数字电视的MPEG-2。MPEG-2每帧720像素×480像素,每秒60帧,目标是各种数字应用,比如DVD、有线电视、卫星电视系统。虽然信号处理要求很高,但廉价的MPEG-2芯片编解码器目前普遍用于消费电子系统中。ITU和ISO都提倡一项新的行业标准,它出现于2003年,并在较低的比特率提供更高的质量,它就是H.264,或称MPEG-4第10部分(高级视频编码),它提供高得多的编码效率,并在低于1Mb/s的数据速率,提供广播质量的网上视频。H.264压缩算法包括一种离散余弦变换和块运动补偿预测(见图1)。与MPEG-2相比,H.264把全长度的高清晰度电影压缩到一张DVD光盘上。
图1,H.264压缩算法包括一个离散余弦变换和块运动补偿预测。
更短的声音
虽然视频压缩是最困难的计算问题,但数字音频也可以经历类似过程来节省嵌入资源。MP3、WMA、RA、AAC都是针对音频文件的有损编解码算法的例子,提供大约10:1的压缩比,这取决于编码参数。
更短的声音
虽然视频压缩是最困难的计算问题,但数字音频也可以经历类似过程来节省嵌入资源。MP3、WMA、RA、AAC都是针对音频文件的有损编解码算法的例子,提供大约10:1的压缩比,这取决于编码参数。