Методические указания

Как хранение, так и передача данных требует затрат участников информационного процесса. Эти затраты обычно составляют вполне значимые величины как для корпоративных пользователей, так и для индивидуальных. В связи с этим, регулярно возникает необходимость уменьшать объём данных (сжимать данные) перед тем, размещать их на длительное время в устройствах хранения данных или передавать по каналам связи. В современных информационных системах широко используются системы видеонаблюдения и видеоконференцсвязи. Для понимания протоколов видеоконференцсвязи H.261, H.263, H.263+, H.264 необходимо знание теоретических основ сжатия данных. При изучении данной темы необходимо уяснить характеристики алгоритмов сжатия данных, отличие алгоритмов сжатия без потерь от алгоритмов сжатия с потерями, области их применения, характеристики распространенных алгоритмов, освоить алгоритмы сжатия RLE, Хаффмена, JPEG. Освоение алгоритма Хаффмена целесообразно с помощью интерактивной обучающей системы «Алгоритм кодирования Хаффмана». http://metod.vt.tpu.ru/lab/huffman/index.html

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Приведите определение процесса сжатия данных.

2. Приведите определение неискажающего сжатия цифровых данных (сжатие без потерь).

3. Приведите определение сжатия цифровых данных с регулируемыми потерями.

4. Приведите определение архиватора. Приведите примеры распространенных архиваторов.

5. Приведите формулы подсчета коэффициента сжатия, степени сжатия.

6. Приведите формулу подсчета симметричности по времени алгоритма сжатия. В каких случаях оправдано применение несимметричных по времени алгоритмов сжатия данных?

7. Поясните смысл термина «масштабирование изображений» при использовании архиваторов.

8. В рекламе на архиватор А указано, что он имеет коэффициент сжатия 20, в рекламе на архиватор В указано, что он обеспечивает степенно сжатия 80. Какой из архиваторов формирует более компактный файл сжатых данных?

9. Какие алгоритмы сжатия без потерь Вам известны?

10. Сформулируйте идею сжатия данных статистическими алгоритмами.

11. Сформулируйте понятие префиксного кода. Почему при сжатии данных должен формироваться префиксный код?

12. Закодируйте по алгоритму Хаффмена следующие символы:

Символ	Вероятность	Код
Z1	0.160
Z2	0.164
Z3	0.039
Z4	0.226

Символ	Вероятность	Код
z5	0.045
z6	0.101
z7	0.132
z8	0.133

13. Чем отличается алгоритм Хаффмена от алгоритма арифметического кодирования?

14. Какой принцип положен в основу алгоритмов RLE?

15. Сжать алгоритмом RLE следующие данные:

00000000000001CA352266664832BF16541940894316946940432410990870679006469408940480DAEBFA

16. Распаковать сжатые алгоритмом RLE данные: CF363523C6C2C0B5D012

17. Какие файлы являются наилучшими объектами для сжатия алгоритмом RLE?

18. Изложите сущность алгоритма LZ.

19. Сформулируйте особенности растровых статических изображений.

20. Перечислите известные Вам алгоритмы сжатия растровых статических изображений.

21. Перечислите основные этапы работы алгоритма JPEG. Кратко сформулируйте, что делается на каждом этапе.

22. Приведите формулы перехода из цветовой системы RGB в цветовую систему YUV и обратно, используемые в алгоритме JPEG .

24. Объясните цель субдискритезации, используемой в алгоритме JPEG. Какие особенности зрения человека используются?

25. Для каких изображений субдискретизация не проводится?

26. Цель и порядок выполнения дискретного косинусного преобразования (DCT).

27. На каких этапах работы JPEG происходят невосстанавливаемые потери данных?

28. Нужно ли при сжатии запоминать значение «качество»? Если нужно, то для чего?

29. Обязательно ли JPEG предполагает сжатие с потерями?

30. Сформулируйте основные недостатки алгоритма JPEG. Какой алгоритм заменяет его?

31. Опишите основные принципы сжатия видеопоследовательностей.