多媒体习题与答案(3)

1．下列变换属于正交变换的是（ ABCD ）。 A．傅立叶（Fouries）变换 B．余弦变换 C．K-L（Karhunen - Loeve）变换 D．哈尔（Haar）变换 2．三个重要的有关视频图像压缩编码的国际标准是（ ABD ）。 A．JPEG标准。 B．H.261标准。 C．H.320标准。D．MPEG标准。

3．JPEG算法具有的操作方式有（ ABCD ）。 A．顺序编码 B．累计编码 C．无失真编码 D．分层编码 三、是非判断题

1.多媒体数据压缩方法根据质量有无损失可分为:有损编码和无损编码。对

2.多媒体数据有损压缩是指压缩后，再经解码还原后的信号与原信号不能严格一致。对 3.量化处理不能使数据比特率下降。错，改：量化处理能使数据比特率下降。

4.量化处理是一个多对一的处理过程，是可逆过程。错。改：量化处理是一个多对一的处理过程，是不可逆过程。

5.Huffman编码方法是把信源符号按概率大小顺序排列，并设法按顺序分配码字长度。错，改：Huffman编码方法是把信源符号按概率大小顺序排列，并设法按逆次序分配码字长度 6.帧间编码技术处理的对象是静止图像。错。改：帧间编码技术处理的对象是运动图像。 7.JPEG压缩标准仅适于静态图像的压缩。错。改：JPEG压缩标准不仅适于静态图像的压缩，也适于电视图像序列的帧内图像的压缩编码

8.JPEG压缩编码采用的是8×8大小的子块的二维离散余弦变换DCT。对 四、填空题

1．衡量数据压缩技术性能的重要指标是_压缩比 _ 、__恢复效果__、___标准化___。 2．JPEG标准采用了哪些混合编码方法：___预测编码___、__变换编码__、__熵编码__。 3．多媒体数据通常存在大量的冗余数据，主要有____空间冗余____，__时间冗余__，__结构冗余__，__知识冗余___，__视觉冗余__等。

4．在多媒体数据量化中存在二种量化方式：____标量量化____，____矢量量化___，而标量量化又可分为___均匀量化 ___，___非均匀量化___，____自适应量化____。

5．预测编码主要是为减少数据在___时间____和___空间____上的相关性，是根据___某一模型___，利用以往的样本值对新样本值进行预测。预测编码中被编码的不是实际值，而是____误差值___。

6．自适应预测编码中的自适应技术的概念是____预测器的预测系数___和___量化器的量化参数___，能够根据图像的局部区域的分布特点而自动调整。

7．离散余弦变换ＤＣＴ是____傅里叶变换___的一种特殊情况，与____Ｋ－Ｌ变换___算法压缩性能和误差很接近，且复杂度适中，具有___可分离性___和____快速____算法，近年来得到了广泛的应用。

8．余弦变换有___一维离散余弦变换____和____二维离散余弦变换_____两种。

9．静态图像压缩编码国际标准中__JPEG__的编码过程如下：首先把静态图像分割为__８×８块__的图像子块，然后对每一块子块进行____二维离散余弦变换____，根据__亮度和色度量化表____进行____量化____处理，最后对DC码和AC行程编码的码字再作基于统计特

性的____熵编码____，得到压缩后的图像数据。

10．JPEG编码原理简化框图如图1所示，__DCT正变换__，___量化器__，___熵编码__。

11．JPEG解码原理简化框图如图2所示，____熵解码器____、___反量化器___、___逆向DCT变换（IDCT）__。

五、简答题 1．简述常见的图像数据冗余的类别和基本情况。

主要是时间冗余和空间冗余，其他几种数据冗余类型：结构冗余、知识冗余、视觉冗 余图像区域的相同性冗余、纹理的统计冗余等。

2．多媒体数据压缩方法根据不同的依据可分为哪几类？ ①根据质量有无损失可分为有损失编码和无损失编码 ②按照其作用域在空间域或频率域上分为：空间方法、变换方法和混合方法 ③根据是否自适应分为自适应性编码和非适应性编码 3．预测编码的基本思想是什么？

① 首先建立数学模型，利用以往的样本值对新的样本值进行预测； ② 将样本的实际值与其预测值相减得到一个误差值； ③ 对误差值进行编码。 4．变换编码的基本思想是什么？

①首先将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间(变换域或频域)，产生一批变换系数； ②然后对这些变换系数进行编码处理。

5．简述离散余弦变换（DCT）在数字图像数据压缩编码技术中的应用？

离散余弦变换，在数字图像数据压缩编码技术中，可与最佳变换K—L变换媲美，因为 DCT与K—L变换压缩性能和误差很接近，而DCT计算复杂度适中，又具有可分离特性，还有快速算法等特点，所以近年来在图像数据压缩中，采用离散余弦变换编码的方案很多，特别是90年代迅速崛起的计算机多媒体技术中，JPEG、MPEG、H.261等压缩标准，都用到离散余弦变换编码进行数据压缩。

六、综合题 1．为什么要进行数据压缩？

①数据压缩是必要的。多媒体信息包括文本、声音、动画、图形、图像以及视频等多种媒体信息。经过数字化处理后其数据量是非常大的，如果不进行数据压缩处理，计算机系统就无法对它进行存储和交换。

②数据压缩是可能的。多媒体数据中存在大量的“数据冗余”。“信息量”与“数据量”之间的关系：信息量=数据量-冗余量，通常用“I”表示信息量；“D”表示数据量；“du”表示冗余量。信息量与数据量的关系：I = D – du。

例如：对语音数据来说，中文广播员一分钟读180个汉字,一个汉字存储两个字节,共需360个字节。若存储为音频数据文件，其采样频率为8kHz（人类语言带宽为4kHz）。采样1分钟,其数据量为：8K/s×60s = 480 K B/分，一分钟的数据冗余为480KB/360B=1000（倍）的冗余。 2．详述JPEG静态图像压缩编码原理及其实现技术。

JPEG静态图像压缩编码主要原理及实现技术概述为以下几点： ① 离散余弦变换（DCT）

首先把一幅图像（单色图像的灰度值或彩色图像的亮度分量或色差分量信号）分成8×8的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）。 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。 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。63个AC系数行程编码和码字，可用两个字节表示。JPEG建议使用两种熵编码方法：Huffman编码和自适应二进制算术编码。熵编码可分成两步进行，首先把DC和AC系数转换成一个中间格式的符号序列，第二步是给这些符号赋以变长码字。 3．MPEG和JPEG的主要差别。

MPEG视频压缩技术是针对运动图像的数据压缩技术。为了提高压缩比，帧内图像数据和帧间图像数据压缩技术必须同时使用。

MPEG通过帧运动补偿有效地压缩了数据的比特数，而MPEG采用了三种图像，帧内图、预测图和双向预测图。有效地减少了冗余信息。对于MPEG来说，帧间数据压缩、运动补偿和双向预测，这是和JPEG主要不同的地方。而JPEG和MPEG相同的地方均采用了DCT帧内图像数据压缩编码。 在JPEG压缩算法中，针对静态图像对DCT系数采用等宽量化，而是MPEG中视频信号包含有静止画面（帧内图）和运动信息（帧间预测图）等不同的内容，量化器的设计不能采用等宽量化需要作特殊考滤。从两方面设计，一是量化器综合行程编码能使大部分数据得到压缩；另一方面是通过量化器、编码器使之输出一个与信道传输速率匹配的比特流。

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