《多媒體技術(shù)與應(yīng)用》(本)階段練習(xí)二(共8頁)

1、華東理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院多媒體技術(shù)與應(yīng)用（本）階段練習(xí)二（第2章）一、 選擇題1. 下列哪種說法是正確的（ C ）。 （A）信息量等于數(shù)據(jù)量與冗余量之和。 （B）信息量等于信息熵與數(shù)據(jù)量之差。 （C）信息量等于數(shù)據(jù)量與冗余量之差。 （D）信息量等于信息熵與冗余量之和。2. 以下壓縮方法中屬于無損壓縮的是（ D ）。（A）預(yù)測(cè)編碼 （B）分形編碼 （C）變換編碼 （D）熵編碼3. 多媒體數(shù)據(jù)中存在哪些冗余信息。（ D ）（1） 空間冗余 （2） 時(shí)間冗余（3） 視覺冗余 （4） 知識(shí)冗余（A）僅（1） （B）（1），（2）（C）（1），（2），（3） （D）全部4. 圖像序列中的兩幅相鄰圖像，后一幅

2、圖像與前一幅圖像之間有較大的相關(guān),這屬于哪種冗余。（ B ）（A）空間冗余 （B）時(shí)間冗余 （C）信息熵冗余 （D）視覺冗余 5. 有關(guān)數(shù)據(jù)冗余的描述正確的是（ D ）。（A）時(shí)間冗余僅是序列圖像數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余。 （B）在任何情況下，去除冗余量對(duì)信息量的獲取會(huì)產(chǎn)生很大的影響。 （C）由圖像的空間非定常特性所帶來的冗余，稱之為空間冗余。 （D）有些圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性。由此產(chǎn)生的冗余我們稱之為知識(shí)冗余。6. 衡量數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)性能的重要指標(biāo)是（ B ） （1）壓縮比（2）算法復(fù)雜度 （3）恢復(fù)效果 （4）標(biāo)準(zhǔn)化（A）（1）（3）（B）（1）（2）（3）（C）（1）（3）

3、（4）（D）全部7. 有關(guān)Huffman編碼的描述不正確的是。（ C ）（1） Huffman編碼屬于熵編碼（2）在Huffman編碼中，概率大的符號(hào)編以短碼字，概率小的編以長碼字（3）當(dāng)信源符號(hào)概率比較接近的時(shí)候，一般采用Huffman編碼 （4）Huffman碼沒有錯(cuò)誤保護(hù)功能（A）（1）（4） （B）（2）（4） （C）（3） （D）（3）（4）8. 下列哪些說法不正確（ A ）。（A）預(yù)測(cè)編碼是一種只能針對(duì)空間冗余進(jìn)行壓縮的方法。 （B）預(yù)測(cè)編碼是根據(jù)某一模型進(jìn)行的。 （C）預(yù)測(cè)編碼需將預(yù)測(cè)的誤差進(jìn)行存儲(chǔ)或傳輸。 （D）預(yù)測(cè)編碼最終是對(duì)差值進(jìn)行編碼。9. 下列哪些說法是不正確的。（ C

4、 ）（A）熵壓縮法會(huì)減少信息量（B）熵壓縮法是有損壓縮法（C）熵壓縮法可以無失真地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)（D）熵壓縮法的壓縮比一般都比較大10. 下列哪些說法是正確的? （ A ）(1)冗余壓縮法不會(huì)減少信息量，可以原樣恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。(2)冗余壓縮法減少冗余，不能原樣恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。(3)冗余壓縮法是有損壓縮法。(4)冗余壓縮的壓縮比一般都比較小。（A）(1)，(4) （B）(1)，(2) （C） (1)，(2)，(3) （D）全部11. 常見的正交變換方法包括（C ）。（1）離散傅立葉變換 （2）離散余弦變換（3）小波變換 （4）K-L變換（A）（1）（4） （B）（2）（4） （C）全部 （D）（3）

5、（4）12. 預(yù)測(cè)編碼典型的壓縮方法包括（ A ）（1）DPCM （2）ADPCM（3）DCT （4）DFT（A）（1）（2） （B）（2）（4） （C）全部 （D）（3）（4）13. 在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性。這屬于哪種數(shù)據(jù)冗余。（ A ）（A）空間冗余 （B）時(shí)間冗余 （C）信息熵冗余 （D）視覺冗余 14. 對(duì)動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行壓縮處理的基本條件是：動(dòng)態(tài)圖像中幀與幀之間具有（ A ）（A）相關(guān)性 （B）無關(guān)性 （C）相似性 （D）相同性15. 在聲音數(shù)據(jù)的數(shù)字化過程中，可以采用ADPCM編碼的方法，ADPCM編碼中的差分特性是指（ C ）。（A）信號(hào)值進(jìn)行量化

6、編碼（B）對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行量化編碼（C）對(duì)實(shí)際信號(hào)值和預(yù)測(cè)值之差進(jìn)行量化編碼 （D）對(duì)當(dāng)前信號(hào)值和下一個(gè)信號(hào)值之差進(jìn)行量化編碼二 填空題 1. 目前常用的壓縮編碼方法分為兩類： 有損壓縮 和 無損壓縮 。 2. 哈夫曼編碼是一種可變長編碼，信源中某符號(hào)發(fā)生概率越低，其碼長越長 。3. 預(yù)測(cè)編碼有兩種，一種稱為DPCM，另一種為ADPCM 。4. 量化方法可分為： 標(biāo)量量化 和 矢量量化 。5. 標(biāo)量量化可分為： 均勻量化 、非均勻量化 和 自適應(yīng)量化 。6. 假定一幅灰度圖像，第n行的像素值如圖所示：其RLE編碼為 80315084180 。三、 問答題 1. 為什么要壓縮多媒體信息？答：數(shù)字化后

7、的視頻和音頻等多媒體信息數(shù)據(jù)量巨大不利于存儲(chǔ)和傳輸，所以要以壓縮的方式存儲(chǔ)和傳輸數(shù)字化的多媒體信息2. 數(shù)據(jù)冗余為數(shù)據(jù)壓縮提供了可能性，試列舉三種以上的數(shù)據(jù)冗余類型，并對(duì)每一種進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。答：(1)空間冗余。例如，在靜態(tài)圖像中有一塊表面顏色均勻的區(qū)域，在此區(qū)域中所有點(diǎn)的光強(qiáng)和色彩以及飽和度都是相同的，由此我們說數(shù)據(jù)有很大的空間冗余。它是由于基于離散像素采樣的方法不能表示物體顏色之間的空間連貫性導(dǎo)致的。 (2)時(shí)間冗余。對(duì)于像電視圖像、動(dòng)畫等序列圖片，當(dāng)其中物體有位移時(shí)，后一幀的數(shù)據(jù)與前一幀的數(shù)據(jù)有許多共同的地方，如背景等位置不變，但只有部分相鄰幀改變的畫面，顯然是一種冗余，這種冗余稱為時(shí)間

8、冗余。 (3)結(jié)構(gòu)冗余。在有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。例如，方格狀的地板圖案等。我們稱此為結(jié)構(gòu)冗余。如已知分布模式，就可以通過某一過程生成圖像。 (4)知識(shí)冗余。對(duì)于圖像中重復(fù)出現(xiàn)的部分，我們可以構(gòu)造其基本模型，并創(chuàng)建對(duì)應(yīng)各種特征的圖像庫，進(jìn)而圖像的存儲(chǔ)只需要保存一些特征參數(shù)，從而可以大大減少數(shù)據(jù)量。知識(shí)冗余是模型編碼主要利用的特性。 (5)視覺冗余。事實(shí)表明，人類的視覺系統(tǒng)對(duì)圖像的敏感性是非均勻和非線性的。在記錄原始的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)人眼看不見或不能分辨的部分進(jìn)行記錄顯然是不必要的。因此，我們可以利用人類視覺的非均勻性和非線性，降低視覺冗余。3. 簡(jiǎn)述預(yù)測(cè)編碼的基本原理

9、？答：根據(jù)算法模型，用原有的樣本值對(duì)新樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)。得到新樣本的預(yù)測(cè)值。接著，取新樣本的實(shí)際數(shù)值，然后和預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，二者相減得到差值，最后對(duì)差值進(jìn)行編碼。4. 按解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致來劃分，數(shù)據(jù)壓縮編碼可以分為哪兩類？并舉例說明。 答：無損編碼(可逆壓縮、無失真編碼 )：解碼圖像與原始圖像嚴(yán)格相同。壓縮比大約在2：1到5：1之間。示例：Huffman編碼、算術(shù)編碼、行程長度編碼等。有損編碼(不可逆壓縮、有失真編碼) ：還原圖像與原始圖像存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受。壓縮比可以從幾倍到上百倍來調(diào)節(jié)。示例：變換編碼、預(yù)測(cè)編碼。5. 數(shù)據(jù)壓縮編碼的選擇標(biāo)準(zhǔn)？答：（1）壓縮比

10、要大；壓縮過程中輸入數(shù)據(jù)量和輸出數(shù)據(jù)量之比 （2）算法要簡(jiǎn)單，壓縮/解壓縮速度快，以滿足實(shí)時(shí)性要求；（3）壓縮損失要少，失真小，即解壓恢復(fù)的效果要好。當(dāng)三者不能兼得時(shí)，要綜合考慮。6. 什么是量化？量化有哪些特點(diǎn)？量化器的設(shè)計(jì)要求？答：量化：將具有連續(xù)幅度值的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為只具有有限個(gè)幅度值的輸出信號(hào)的過程。 特點(diǎn)：（1）每個(gè)量化輸入被強(qiáng)行歸一到與其接近的某個(gè)輸出，即量化到某個(gè)級(jí)； （2）量化處理是一個(gè)多對(duì)一的處理過程（量化處理總是把一批輸入，量化到一個(gè)輸出級(jí)上）； （3）量化處理是個(gè)不可逆過程，量化處理中有信息丟失，或者說，會(huì)引起量化誤差(量化噪聲)。 量化器的設(shè)計(jì)要求： (1)給定量化分層

11、級(jí)數(shù)，滿足量化誤差最小。 (2)限定量化誤差，確定分層級(jí)數(shù)，滿足以盡量小的平均比特?cái)?shù)，表示量化輸出。 顯然，這是一對(duì)相互矛盾的要求，設(shè)計(jì)量化器時(shí)只能折衷處理。 7. 數(shù)據(jù)壓縮的原理是什么?有些什么方法？數(shù)據(jù)壓縮的原理就是去掉信號(hào)數(shù)據(jù)的冗余性。方法主要包括：預(yù)測(cè)編碼、變換編碼、量化和向量量化編碼、信息熵編碼、子帶編碼、模型編碼等。8. 什么是游程編碼？游程編碼的特點(diǎn)？ 答：游程編碼：在存儲(chǔ)色彩時(shí)，只需存儲(chǔ)一個(gè)像素的顏色，然后再存儲(chǔ)具有相同顏色的像素?cái)?shù)目或者相同顏色的行數(shù)，大大壓縮數(shù)據(jù)量。 游程編碼特點(diǎn)： （1） 無損壓縮技術(shù)的一種； （2）壓縮比取決于圖像本身的特點(diǎn)；（如果圖像中具有相同顏色的圖

12、像塊越大，圖像塊數(shù)目越少，獲得的壓縮比就越高。反之，壓縮比就越?。?（3）RLE編碼方法不適合于重復(fù)色彩特別少的圖像。（如果仍然使用RLE編碼方法，不僅不能壓縮圖像數(shù)據(jù)，反而可能使原來的圖像數(shù)據(jù)變得更大，不過RLE編碼技術(shù)仍可以和其他編碼技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用）9. Huffman編碼的基本原理是什么？編碼的方法？答：Huffman編碼的主要原理：在變長編碼中，對(duì)出現(xiàn)概率低的信源符號(hào)采用長碼字，對(duì)出現(xiàn)概率大的信源符號(hào)采用短碼字。編碼方法： （a）將信源符號(hào)按概率遞減順序排列； （b）把兩個(gè)最小概率相加作為新符號(hào)的概率，并按前一個(gè)步驟重排； （c）重復(fù)前兩個(gè)步驟，直到概率為1； （d）在每次合并信源時(shí)，將

13、合并的信源分別賦“0”和“1”； （e）尋找從每一個(gè)信源符號(hào)到概率為1處的路徑，記錄路徑上的“1”和“0”；（f）寫出每一個(gè)符號(hào)的“1”、“0”序列（從樹根到信源符號(hào)結(jié)點(diǎn)） 10. Huffman編碼的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。答：Huffman編碼的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）哈夫曼編碼的構(gòu)造順序明確，但碼不是唯一的(因以大賦1還是小的賦1而異)； (2)哈夫曼編碼的字長參差不齊，硬件實(shí)現(xiàn)不方便； (3)只有在概率分布很不均勻時(shí)，哈夫曼編碼才有顯著的效果，而在信源分布均勻時(shí)，一般不使用哈夫曼編碼。11. 設(shè)一組信源符號(hào)為X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，這些符號(hào)出現(xiàn)的概率分別為0.40，0.18，0.

14、10，0.10，0.07，0.06，0.05，0.04，求其Huffman編碼及平均碼長。 解：編碼如下1 3344455信源符號(hào)概率編碼過程碼字x1 x2x3x4x5x6x7x80.40 0.180.100.100.070.060.050.041 00101100000100010100010000110101010.090.130.190.230.370.601010011 上述編碼的平均碼子長度： R= = 0.401 + 0.183 + 0.103 + 0.104 + 0.074 + 0.064 + 0.055 + 0.045 = 2.6112. 設(shè)一組信源符號(hào)為a1，a2，a3，a4

15、，a5，a6，a7，這些符號(hào)出現(xiàn)的概率分別為0.20，0.19，0.18，0.17，0.15，0.10，0.01 ，求其Huffman編碼及平均碼長。解：編碼如下： 上述編碼的平均碼子長度： R= = 0.202 + 0.192 + 0.183 + 0.173 + 0.153+ 0.104 + 0.014 = 0.40 + 0.38 + 0.54 + 0.51 + 0.45 + 0.40 + 0.04 = 2.7213.多媒體數(shù)據(jù)存在哪些冗余？常用的圖像壓縮方法有哪些？ 答：主要的冗余有：時(shí)間冗余、空間冗余、信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余、視覺冗余、其他冗余。常用的圖形壓縮方法有：基于DPCM

16、、基于DCT、小波變換14.有損壓縮與無損壓縮各自適用的場(chǎng)合？答：有損壓縮主要包括變換和預(yù)測(cè)編碼，主要應(yīng)用在解碼圖像與原始圖像不需要嚴(yán)格相同，壓縮比要求高的場(chǎng)合。無損壓縮主要包括算術(shù)、行程以及Huffman編碼，主要應(yīng)用在解碼圖像與原始圖像需要嚴(yán)格相同，壓縮比要求低的場(chǎng)合。15.為什么數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)是多媒體技術(shù)的核心？答：因?yàn)檫@些多媒體信息在計(jì)算機(jī)中的表示是以大量的數(shù)據(jù)存在的，因此沒有壓縮技術(shù)，那么這些數(shù)據(jù)的表示、傳輸?shù)仁掷щy，因此數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是多媒體技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。16.什么是變換編碼？在變換編碼中為什么都采用DCT變換？ 答：將空域圖像信號(hào)映射變換到另一個(gè)正交矢量空間（變換域或頻域），

17、產(chǎn)生一批變換系數(shù)，然后對(duì)這些變換系數(shù)，進(jìn)行編碼處理。變換編碼是利用頻域中能量比較集中的特點(diǎn)，在頻域上進(jìn)行的。采用DCT變換主要是將協(xié)方差矩陣變換為一個(gè)類似對(duì)角陣，提高壓縮比。17. 簡(jiǎn)述算術(shù)編碼的基本原理及特點(diǎn)。答：基本原理：將編碼的信息表示成實(shí)數(shù)0和1之間的一個(gè)間隔，信息越長，編碼表示它的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進(jìn)制位就越多。特點(diǎn)：不必預(yù)先定義概率模型，在信源符號(hào)概率接近時(shí)，效率高于Huffman編碼18采用固定模式符號(hào)概率分配如下： 字符: a e i o u 概率: 0.2 0.3 0.1 0.2 0.2 范圍:0,0.2) 0.2,0.5) 0.5,0.6) 0.6,0.8)

18、0.8,1.0)試用算術(shù)編碼對(duì)字符串eai進(jìn)行編碼。具體編碼過程：初始high = 1,low = 0,range= high-low,每個(gè)字符編碼后新的low1和high1按以下公式計(jì)算：Low1 = low + range rangelowhigh1 = low + range rangehigh（1）對(duì)e進(jìn)行編碼，此時(shí)rangelow = 0.2， rangehigh = 0.5，因此：Low1 = 0 + 1 0.2 = 0.2High1 = 0 + 1 0.5 = 0.5Range = high1 low1 = 0.3此時(shí)，得到e的范圍為0.2，0.5)（2）再對(duì)a編碼，使用新的生成范圍0.2，0.5)，a的ra