有损压缩

有损压缩
 
有损压缩
所谓有损压缩是利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性,允许压缩过程中损失一定的信息;虽然不能完全恢复原始数据,但是所损失的部分对理解原始图像的影响缩小,却换来了大得多的压缩比。有损压缩广泛应用于语音,图像和视频数据的压缩。
概述
常见的声音图像视频压缩基本都是有损的。  
多媒体应用中,常见的压缩方法有:PCM(脉冲编码调制
 
有损压缩
),预测编码,变换编码,插值和外推法,统计编码,矢量量化和子带编码等,混合编码是近年来广泛采用的方法。  
mp3 divX Xvid jpeg rm rmvb wma wmv等都是有损压缩。  
有损数据压缩方法是经过压缩、解压的数据与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。有损数据压缩又称破坏型压缩,即将次要的信息数据压缩掉,牺牲一些质量来减少数据量,使压缩比提高。这种方法经常用于因特网尤其是流媒体以及电话领域。在这篇文章中经常成为编解码。它是与无损数据压缩对应的压缩方法。根据各种格式设计的不同,有损数据压缩都会有generationloss:压缩与解压文件都会带来渐进的质量下降。  
人眼或人耳能够察觉的有损压缩带来的缺陷称为压缩失真(encompressionartifact)。
类型
有两种基本的有损压缩机制:  
一种是有损变换编解码,首先对图像或者声音进行采样、切成小块、变换到一个新的空间、量化,然后对量化值进行熵编码。  
另外一种是预测编解码,先前的数据以及随后解码数据用
 
有损压缩
来预测当前的声音采样或者图像帧,预测数据与实际数据之间的误差以及其它一些重现预测的信息进行量化与编码。  
有些系统中同时使用这两种技术,变换编解码用于压缩预测步骤产生的误差信号。
优点与不足
有损方法的一个优点就是在有些情况下能够获得比任何已知无损方法小得多的文件大小,同时又能满足系统的需要。当用户得到有损压缩文件的时候,譬如为了节省下载时间,解压文件与原始文件在数据位的层面上看可能会大相径庭,但是对于多数实用目的来说,人耳或者人眼并不能分辨出二者之间的区别。  
有损方法经常用于压缩声音、图像以及视频。  
有损视频编解码几乎总能达到比音频或者静态图像好得多的压缩率(压缩率是压缩文件与未压缩文件的比值)。  
音频能够在没有察觉的质量下降情况下实现101的压缩比,视频能够在稍微观察质量下降的情况下实现如3001这样非常大的压缩比。  
有损压缩图像的特点是保持颜的逐渐变化,删除图像中颜的突然变化。生物学中的大量实验证明,人类大脑会利用与附近最接近的颜来填补所丢失的颜。例如,对于蓝天空背景上的一朵白云,有损压缩的方法就是删除图像中景物边缘的某些颜部分。当在·屏幕上看这幅图时,大脑会利用在景物上看到的颜填补所丢失的颜部分。利用有损压缩技术,某些数据被有意地删除了,而被取消的数据也不再恢复。  
有损静态图像压缩经常如音频那样能够得到原始大小的1/10,但
 
捕虾机电路图有损压缩
防喷盒
是无可否认,利用有损压缩技术是会影响图像质量,尤其是在仔细观察的时候,质量下降更加明显,。另外,如果使用了有损压缩的图像仅在屏幕上显示,可能对图像质量影响不太大,至少对于人类眼睛的识别程度来说区别不大,因为人的眼睛对光线比较敏感,光线对景物的作用比颜的作用更为重要。可是,如果要把一幅经过有损压缩技术处理的图像用高分辨率打印机打印出来,那么图像质量就会有明显的受损痕迹。   
一些方法将人体解剖方面的特质考虑进去,例如人眼只能看到一定频率的光线。心理声学模型描述的是声音如何能够在不降低声音感知质量的前提下实现最大的压缩。
常见格式
——MP3MP3PRO\MP3SURROUND)、AAC*.3gp/*.mp4/*.m4a)、ATRAC3/ATRAC3+*.aa3)。  
先来明白音频压缩的原理:利用人耳听觉的心理声学特性(频谱掩蔽特
 
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性和时间掩蔽特性等)以及人耳对信号幅度、频率、时间的有限分辨能力,编码时凡是人耳感觉不到的频率不编码、不传送,即凡是对人耳辨别声音信号的强度、声调、方位没有贡献的部分(称为不相关部分或无关部分)都不编码和传送。对感觉不到的部分进行编码时,允许有较大的量化失真、并使其处于听阈(即人耳所能听到的最低音量)以下,人耳仍然感觉不到。音频的压缩就是利用这些特点来工作的。
心理声学的几个基本概念
1、等响度曲线  
人的听觉的灵敏度随着频率而改变。即通常两个功率一样但频率不同的音调听起来并不一样响。通过等响度曲线,我们可以看出,人耳对4KHz的频率最灵敏,即在4KHz下能被察觉出来的声音压力水平(响度),在其他频率下并不能被察觉。这就给在一些不太灵敏的频率下失真提供了条件。  
2、屏蔽
我们上高中物理时学过屏蔽。就是强的声音信号把弱的声音信号覆盖,导致我们无法察觉。而且,当两个声音在时间和频率上很接近时,屏蔽效应就会很强。因此,我们可以在编码时对被屏蔽的部分不编码、不传送。这样,音质依然没有大的损失,人耳也不易察觉。  
3、临界频带  
对于人类的听觉来说,对声音的感知特性并不是以线形频率为尺度来变化的(人的听觉还没那么好),而是可以用被称为临界频带的一系列有限的频段来表达。简单的说,把整个频带划分成几段,在这每个频段里,人耳的听觉感知是相同的,即心理声学特性都是一样的。  
言归正传,编码的精髓就是算法。
主流编码及其算法
1土豆切丝机MP3(MP3PRO\MP3SURROUND)  
MP3应该算目前应用最广泛的有损压缩数字音频格式了。它的全称是MPEGMovingPictureExpertsGroupAudioLayer-31987德国Fraunhofer研究院研制成功的一种有损压缩数字音频格式,并于1989年取得专利。起初,它并不完善,它更像一个编码标准框架,留待人们去完善。1992年,这一技术并入了截瘫支具MPEG规范,并有了正式名号——MP3  
MP3文件是由帧(frame)构成的,帧是MP3文件最小的组成单位。什么是帧?还记得最初的动画是怎么做的吗?不同的连续画面切换以达到动态效果,每幅画面就是一个,不同的是MP3里面的帧记录的是音频数据而不是图形数据。MP3的帧速度大概是30/秒。  
每个帧又由帧头和帧数据组成,帧头记录着该帧的基本信息,包括位率索引和采样率索引(这对理解ABRVBR编码方式很重要)。帧数据,顾名思义就是记录着主体音频数据。  
上面说的都是MP3编码的基础,但事实上,早期的编码器都非常不完善,压缩算法近于粗暴,音质很不理想。MP3的音质达到现在的水平有两次飞跃:人体听觉心理学模型(PerceptualModel)的导入和VBR技术的应用。  
PSVBRvariablebitrate的缩写,意思是可变比率,就是MP3文件压制的时候声音元素较多,比率较高时,将自动减低压缩比特率,在比特率需求比较低时自动升高比特率,这样做的目的是在保证音质基本不被损害的情况下增加文件在线播放时的速度,和减少在本机播放时所占的系统资源……这是Xing发展的算法,他们将一首歌的复杂部分用高Bitrate编码,简单部分用低Bitrate编码。主意虽然不错,可惜Xing编码器的VBR算法很差,音质与CBR相去甚远。幸运的是,Lame完美地优化了VBR算法,使之成为MP3的最佳编码模式。这是以质量为前提兼顾文件大小的方式,推荐编码模式。  
MP3能生存到今天,它的发展仍未止步。2001614日,法国汤姆森与美国RCA两家公司联合推出了一种新的压缩格式:MP3PROMP3PRO是基于MP3技术改良而来,它利用了CodingTechnologies公司开发的编解码增强技术,该术称为SBR(SpectralBandReplication)。当制作MP3PRO文件时,编码器将音频分为两部分。一部分是将音频数据中的低频部分分离出来,通过传统的M
 
有损压缩
P3技术编码得出正常的MP3音频流。此举使MP3编码器专注于低频段信号的压缩从而获得更好的质量,而且使原来的MP3播放器也能播放MP3PRO文件。另一部分则是将分离出来的高频信号进行编码并嵌入MP3流中。传统的MP3播放器会将其忽略掉,而新的MP3PRO播放器会将其还原出来并进行组合,得到高质量的全带宽的声音。通过这项技术,使得MP3PRO64Kbps的编码率便可提供128KbpsMP3相同的质量,且具有相差无几的音质,而体积只有MP3的一半大小。  
PSP就支持MP3PRO,而且支持MP3PRO的格式转换软件也很多,大家可以去网上。有兴趣的话可以试试,绝对比mp3强啊。  
Thomson200412月初正式宣布世界上最流行的音乐压缩格式MP3迈进多声道时代。MP3SURROUND是由FraunhoferIISAgere联合开发的,使用了binauralCueCodingBCC)技术心理声学编码,可以在实现多声道环绕的同时保证文件的大小。同时加入的AgereSystems公司则主要负责将多声道MP3格式——MP3SURROUND进行推广。MP3SURROUND技术实现了5.1声道环绕的高品质音频,应用范围相当广泛,可以在网络音乐发布、广播系统、PC视听应用、游戏音效、消费电子产品和车载音响等方面发挥作用。尽管集成了多个声道,但是Thomson表示MP3SURROUND文件相对于普通MP3(采样率相当)并没有太大的增加,相对于其他环绕多声道音频格式就只有它们的一半了。更为重要的,MP3SURROUND提供了良好的兼容性,可以在现有的MP3软件、MP3播放器上正常使用。  
目前网上出现了MP3SURROUND的专门网站,大家从这里可以下载到车载mp3播放器MP3SURROUND的解码/编码工具以及已经做好的MP3文件,对MP3SURROUND有兴趣的朋友还可以下载到技术文档。psp2.80支持7.1声道,2.80的玩家不妨体验一下MP3SURROUND的魅力!  
2、钢筋剥肋滚丝机AAC*.3gp/*.mp4/*.m4a  
AAC是高级音频编码AdvancedAudioCoding)的缩写,它是由Fraunhofer研究院、杜比AT&T共同研发的。AACMPEG-2规范的一部分,它适用于从速率8Kbps的单声道电话音质到160Kbps多声道的超高质量音频范围内的编码。AACMP3相比,增加了诸如对立体声的完美再现、码流效果音扫描、多媒体控制、降噪优化等MP3音频格式所没有的特性,使得在音频压缩后仍能完美地再现CD音质。它还同时支持多达48个音轨、15个低频音轨、更多种采样率和比特率、多种语言的兼容性、更高的解码效率。总之,AAC可以在比MP3文件缩小30%的前提下提供更好的音质。   现将其中的几个模块作一些说明:  

本文发布于:2024-09-21 14:41:28,感谢您对本站的认可!

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