1、華東理工大學網絡學院多媒體技術與應用 (本)階段練習二(第 2 章)一、 選擇題1. 下列哪種說法是正確的( C )。(A )信息量等于數據量與冗余量之和。(B) 信息量等于信息熵與數據量之差。( C )信息量等于數據量與冗余量之差。( D )信息量等于信息熵與冗余量之和。(D)熵編碼2. 以下壓縮方法中屬于無損壓縮的是( D )。( A )預測編碼( B )分形編碼( C )變換編碼3. 多媒體數據中存在哪些冗余信息。( D )1)空間冗余( 2)時間冗余3)視覺冗余( 4)知識冗余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

2、幅圖像與前一幅圖像之間有較大的相關,這屬于哪種冗余。( B )(A )空間冗余(B)時間冗余(C) 信息熵冗余(D)視覺冗余5. 有關數據冗余的描述正確的是( D )。(A )時間冗余僅是序列圖像數據中所經常包含的冗余。( B )在任何情況下，去除冗余量對信息量的獲取會產生很大的影響。(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知識有相當大的相關性。由此產生的冗余我們稱之為知識 冗余。( 1 )壓縮比( 2 )算法復雜度( 3)恢復效果( 4)標準化(A)(1)(3)( B )( 1)( 2)( 3 )(C)(1)(3)(4)( D )全部6. 衡

3、量數據壓縮技術性能的重要指標是( B )C )7. 有關 Huffman 編碼的描述不正確的是。( 1)Huffman 編碼屬于熵編碼（ 2）在 Huffman 編碼中，概率大的符號編以短碼字，概率小的編以長碼字（3）當信源符號概率比較接近的時候，一般采用Huffman 編碼（4）Huffman 碼沒有錯誤保護功能（A ）（1）（4） （B）（2）（4） （C）（3）（D）（3）（ 4）8. 下列哪些說法不正確（ A ）。（A ）預測編碼是一種只能針對空間冗余進行壓縮的方法。（B）預測編碼是根據某一模型進行的。（ C ）預測編碼需將預測的誤差進行存儲或傳輸。（ D ）預測編碼最終是對差值進行編

4、碼。9. 下列哪些說法是不正確的。（ C ）（ A ）熵壓縮法會減少信息量（ B ）熵壓縮法是有損壓縮法（ C ）熵壓縮法可以無失真地恢復原始數據（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）冗余壓縮法不會減少信息量，可以原樣恢復原始數據。（2）冗余壓縮法減少冗余，不能原樣恢復原始數據。（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），（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）（

5、 4）（ B）（ 2）（ 4）（ C）全部（D）（ 3）（ 4）12. 預測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，規則物體和規則背景的表面物理特性具有相關性。這屬于哪種數據冗 余。（ A ）（A ）空間冗余（B）時間冗余（C）信息熵冗余（D）視覺冗余14. 對動態圖像進行壓縮處理的基本條件是：動態圖像中幀與幀之間具有（A ）（A ）相關性（B）無關性（C）相似性 （D）相同性15. 在聲音數據的數字化過程中，可以采用ADPC

6、M編碼的方法，ADPCM編碼中的差分特性是指（C ）。（A ）信號值進行量化編碼（B ）對預測值進行量化編碼（C）對實際信號值和預測值之差進行量化編碼（D）對當前信號值和下一個信號值之差進行量化編碼填空題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，信源中某符號發生概率越低，其碼長越長一種稱為 DPC M另一-種為 ADPCM3.預測編碼有兩種，。4.量化方法可分為：標量量化和 矢量量化。5.標量量化可分為：均勻量化、非均勻量化和自適應量化。6. 假定一幅灰度圖像，第 n行的像素值如圖所示:00000000 111 888888 1111 0000000

7、0I I I IIJ h IXh) 3-bl -丸個呂 4tl呂觸)其 RLE 編碼為80315084180。三、問答題1. 為什么要壓縮多媒體信息？答：數字化后的視頻和音頻等多媒體信息數據量巨大不利于存儲和傳輸，所以要以壓縮的方式存儲和傳輸數字化的多媒體信息2. 數據冗余為數據壓縮提供了可能性，試列舉三種以上的數據冗余類型，并對每一種進行簡單的闡述。答：（1）空間冗余。例如，在靜態圖像中有一塊表面顏色均勻的區域，在此區域中所有點的光強和色彩以及飽和度都是相同的，由此我們說數據有很大的空間冗余。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致的。時間冗余。對于像電視圖像、動畫

8、等序列圖片，當其中物體有位移時，后一幀的數據與前一幀的數據有許多共同的地方，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，這種冗余稱為時間冗余。結構冗余。在有些圖像的紋理區，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。我們稱此為結構冗余。如已知分布模式，就可以通過某一過程生成圖像。（4）知識冗余。對于圖像中重復出現的部分，我們可以構造其基本模型，并創建對應各種特征的圖像庫， 進而圖像的存儲只需要保存一些特征參數， 從而可以大大減少數據量。 知 識冗余是模型編碼主要利用的特性。（5）視覺冗余。事實表明，人類的視覺系統對圖像的敏感性是非均勻和非線性的。在記 錄原始的

9、圖像數據時， 對人眼看不見或不能分辨的部分進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. 簡述預測編碼的基本原理？ 答：根據算法模型，用原有的樣本值對新樣本進行預測。得到新樣本的預測值。接著，取 新樣本的實際數值，然后和預測值進行比較，二者相減得到差值，最后對差值進行編碼。4. 按解碼后數據與原始數據是否完全一致來劃分， 數據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格相同。壓縮比大約在2：1 到 5：1 之間。示例： Huffman 編碼、算術編碼、行程長度編碼等。有損編碼 （不可逆壓縮

10、、 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節。示例：變換編碼、預測編碼。5. 數據壓縮編碼的選擇標準？答：（ 1）壓縮比要大；壓縮過程中輸入數據量和輸出數據量之比（ 2）算法要簡單，壓縮/ 解壓縮速度快，以滿足實時性要求；（3 ）壓縮損失要少，失真小，即解壓恢復的效果要好。當三者不能兼得時，要綜合考慮。6. 什么是量化？量化有哪些特點？量化器的設計要求？ 答：量化：將具有連續幅度值的輸入信號轉換為只具有有限個幅度值的輸出信號的過程。? 特點：（ 1）每個量化輸入被強行歸一到與其接近的某個輸出，即量化到某個級；?（ 2）量化處理是

11、一個多對一的處理過程 （量化處理總是把一批輸入， 量化到一個輸出級上） ；?（ 3）量化處理是個不可逆過程，量化處理中有信息丟失，或者說，會引起量化誤差 （量化噪聲 ）。? 量化器的設計要求：? （1） 給定量化分層級數，滿足量化誤差最小。? （2） 限定量化誤差，確定分層級數，滿足以盡量小的平均比特數，表示量化輸出。? 顯然，這是一對相互矛盾的要求，設計量化器時只能折衷處理。7. 數據壓縮的原理是什么 ?有些什么方法？數據壓縮的原理就是去掉信號數據的冗余性。方法主要包括： 預測編碼、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？答：游程

12、編碼： 在存儲色彩時， 只需存儲一個像素的顏色，然后再存儲具有相同顏色的像素 數目或者相同顏色的行數，大大壓縮數據量。? 游程編碼特點：?（ 1） 無損壓縮技術的一種；?（ 2）壓縮比取決于圖像本身的特點； （如果圖像中具有相同顏色的圖像塊越大，圖像塊數目越少，獲得的壓縮比就越高。反之，壓縮比就越小）（3） RLE編碼方法不適合于重復色彩特別少的圖像。（如果仍然使用 RLE編碼方法，不僅不能壓縮圖像數據，反而可能使原來的圖像數據變得更大，不過RLE編碼技術仍可以和其他編碼技術聯合應用）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

13、出現概率低的信源符號采用長碼字，對出 現概率大的信源符號采用短碼字。編碼方法：（a）將信源符號按概率遞減順序排列；（b）把兩個最小概率相加作為新符號的概率，并按前一個步驟重排；（c） 重復前兩個步驟，直到概率為1 ；（d） 在每次合并信源時，將合并的信源分別賦“0” “1;”（e） 尋找從每一個信源符號到概率為1處的路徑，記錄路徑上的“1和“0;”（f） 寫出每一個符號的“ 1、 “0序列（從樹根到信源符號結點）10. Huffman 編碼的主要優點和缺點。答：Huffman 編碼的優缺點：（1） 哈夫曼編碼的構造順序明確，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

14、碼的字長參差不齊，硬件實現不方便；（3）只有在概率分布很不均勻時，哈夫曼編碼才有顯著的效果，而在信源分布均勻時，一 般不使用哈夫曼編碼。11. 設一組信源符號為 X1 ， X2， X3， X4， X5， X6， X7， X8 ，這些符號出現的概率分別 為0.40 ， 0.18， 0.10， 0.10， 0.07， 0.06， 0.05， 0.04 ， 求其 Huffman 編碼及平均碼長。 解：編碼如下編碼過程碼字X10.40X20.18X30.10X40.10X50.07X60.06X70.05X80.04信源符號概率0.370J600.190.130丄J 0.091001011000001

15、000101000100001113344455? 上述編碼的平均碼子長度:=0.40 X 1 + 0.18 X 3 + 0.10 X 3 + 0.10 X 4 + 0.07 X 4 + 0.06 X 4 + 0.05 X 5 + 0.04 X 5 =2.6112. 設一組信源符號為a1 , a2, a3, a4, a5, a6, a7，這些符號出現的概率分別為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：符號出現慨率al a20.200, 1901aT0.010.3910i00.35t0.11026a

16、S. 150100.51a60. IDa40 171.Q碼率 I®11oao ooicio 01100111碼怪?上述編碼的平均碼子長度:7?R=' Pi Ni 4?= 0.20 X 2 + 0.19 X 2 + 0.18 X 3 + 0.17 X 3 + 0.15 X 3+ 0.10 X 4 + 0.01 X 4?= 0.40 + 0.38 + 0.54 + 0.51 + 0.45 + 0.40 + 0.04?= 2.7213. 多媒體數據存在哪些冗余？常用的圖像壓縮方法有哪些？答：主要的冗余有：時間冗余、空間冗余、信息熵冗余、結構冗余、知識冗余、視覺冗余、其他冗余。常用的

17、圖形壓縮方法有：基于DPCM、基于DCT、小波變換14. 有損壓縮與無損壓縮各自適用的場合？答：有損壓縮主要包括變換和預測編碼，主要應用在解碼圖像與原始圖像不需要嚴格相同，壓縮比要求高的場合。無損壓縮主要包括算術、行程以及Huffman編碼，主要應用在解碼圖像與原始圖像需要嚴格相同，壓縮比要求低的場合。15. 為什么數據壓縮編碼技術是多媒體技術的核心？答：因為這些多媒體信息在計算機中的表示是以大量的數據存在的，因此沒有壓縮技術，那么這些數據的表示、傳輸等十分困難，因此數據壓縮技術是多媒體技術的關鍵技術。16. 什么是變換編碼？在變換編碼中為什么都采用DCT變換？答：將空域圖像信號映射變換到另一

18、個正交矢量空間（變換域或頻域），產生一批變換系數，然后對這些變換系數，進行編碼處理。變換編碼是利用頻域中能量比較集中的特點，在頻域上進行的。采用 DCT變換主要是將協方差矩陣變換為一個類似對角陣，提高壓縮比。17. 簡述算術編碼的基本原理及特點。答：基本原理：將編碼的信息表示成實數 0和1之間的一個間隔，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制位就越多。特點：不必預先定義概率模型，在信源符號概率接近時，效率高于Huffman編碼18采用固定模式符號概率分配如下：字符 : aeiou概率 : 0.20.30.1 0.20.2范圍 : 0,0.2) 0.2,0.5) 0.5,0.6)0.6,0.8)0.8,1.0)試用算術編碼對字符串eai 進行編碼。具體