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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇壓縮技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：XML；后綴樹；后綴數組；自索引；BWT
中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0099-01
一、數據壓縮知識
數據壓縮技術的發展。
隨著計算機技術的飛速發展，數據壓縮作為解決海量信息存儲和傳輸的支撐技術受到了人們的極大重視，對數據壓縮算法的研究也不僅局限于信息論中有關信源編碼的范疇，數字圖像信號、語音信號的分析和處理等技術被大量引入到有關的研究領域。
1977年，兩位以色列科學家Jacob Ziv和Abraham Lempel發表了名為“A Universal Algorithm for Sequential Data Compression”（順序數據壓縮的通用算法）的論文，提出了一種不同與以往的基于字典的壓縮方法——LZ77，他們在1978年又提出了LZ77的改進算法——LZ78，這兩個算法吧數據壓縮的研究推向了一個全新的階段。1984年，Terry Weleh發表的論文“A Technique for High Performance Data Compression”（高性能數據壓縮技術）描述了對LZ78算法的改進和具體實現技術，成為LZW算法。目前，無損數據壓縮領域中流行的數據壓縮方法多是基于字典的壓縮技術。UNIX系統上的一個實用壓縮軟件COMPRESS和Windows系統下的壓縮軟件Winzip和Winrar中所使用的壓縮算法都是基于字典壓縮技術的。
當數據壓縮被用于減少存儲空間時，可以減少程序的總執行時間。這是因為存儲量的減少將導致磁盤存取次數的減少，雖然數據的壓縮/解壓縮過程會增加額外的程序指令，但由于程序的執行時間通常少于數據的存儲時間，因此中的執行時間將減少。也正因如此，數據壓縮技術在計算機技術飛速發展的今天仍然有著很重要的作用。
二、XML壓縮索引
（一）XML壓縮背景
上文中已經述說了XML的優點，但和其它形式的數據表示相比，XML文檔往往很大。因此有些時候，傳輸速度和存儲空間會非常重要。具體來說：
1.XML是一種清晰而易用的文本標記格式，但它的弱點就是當有大量數據需要交換，而程序內部處理部分又非常少時，會導致XML文檔非常大，這樣過大的空間占用意味著更大的處理代價；
2.由于本文壓縮算法多年來一直是大量研究項目的課題，目前已經非常成熟。這種類型的算法都能方便的將XML進行壓縮，但將XML文本作為一般文本文件進行壓縮，這類算法都不大可能改善處理的速度，而且還會增加了解壓后再解析的步驟；
3.我們把XML文檔用于索引結構，這樣就不能只保持了XML文檔的結構而無法對XML進行索引搜索。也就排除了一些簡單的XML壓縮算法。
（二）XML壓縮方法
當壓縮文檔時，通常首先考慮常用的壓縮算法，如：Lempel-Ziv和Huffman，以及在它們上面實現變化的一些常用實用程序。在類Unix平臺上通常是gzip；在其它平臺上，zip更為常用，比如：PKZIP、Info-ZIP和WinZip。但這些實用程序實際上意在充分地減少XML文件的大小。但是，都沒有保持了XML文檔的結構，或是無法對XML文檔進行索引。這樣本文選擇使用BWT壓縮算法而不是順序Lempel-Ziv算法。
（三）BWT數據壓縮
利用BWT壓縮算法，我們先把字符文本進行轉換，然后進行壓縮，這樣就解決了XML文檔過大的弊端。而且BWT壓縮算法要比順序LZ算法，解壓時速度有所提高。BWT算法的具體介紹我們在第5章進行講解。
三、系統設計
（一）XML文件整體輸出
首先，我們先不考慮XML文件的結構，這樣把XML數據文件提交給程序，會按照普通文本文件的方式進行處理。程序先讀取整個文件的內容，之后將它們作為一個字符串，進行后綴數組排序，然后BWT轉換。但是這樣的結果并不如意，有以下兩個缺點：
1.程序執行的效率不高，文件內容如過大，導致整體的速度下降；
2.不便于查找，整體進行排序換轉后打亂了文件結構，不能成為索引；
（二）以XML文件結構進行輸出
由于不能破壞XML文件的結構，只能按照XML現有的標簽內容進行。這樣我們就引入了XML解析器，它可以分析出XML文件的結果和具體內容。先用解析器解析XML文件，我們就方便的判斷出，什么是標簽，什么是數據。把每個標簽或者數據，單獨進行排序轉換。
具體過程：
1.XML解析器讀取分析XML文件；
2.建立一個空的XML文件，進行添加排序轉換后的數據；
3.如分析出標簽開始，則提取此標簽，對其進行排序轉換，把結果插入新的XML文件；并記住此標簽的級別，用于插入下級標簽時使用；
4.如分析出數據，則對數據進行排序轉換，并直接把新數據插入包含它的標簽中；
5.如分析出標簽結束，則關閉此級標簽，結束數據轉換；并記錄新的標簽級別，用于插入平級標簽時使用。
參考文獻：
[1]Donald Knuth.Art of Computer Programming[M].2002,Volume,3
論文摘 要 智能交通系統 （ITS） 是集成于信息技術、傳輸技術、電子技術、及計算機處理技術等多種類電子工程技術，而建立起的實時、高效、準確的綜合運輸和管理體系。其中，數據壓縮和數據融合技術使得ITS技術更具有現實意義。本文基于智能交通系統中信息的特征，探討了數據壓縮和數據融合技術涉及的關鍵技術及要求，分析了技術應用及現實突破。
1 ITS信息及特征分析
1.1 智能交通信息（ITS）
交通系統由包括4個基本要素：人（交通出行者、駕駛員和管理者）、物（貨物）、各類交通工具和相應的交通設施構成。交通信息是指所有與交通系統的四大要素相關聯的信息，是ATMS的關鍵基礎。面向ATMS的基礎交通信息主要是指與交通運行狀態和交通管理有關的交通信息，是交通信息中最直接、最基礎的信息。基礎交通信息包括基礎交通地理信息、交通實時狀態信息、交通控制和管理信息、交通政策法規信息、公共交通信息。
1.2 基礎交通信息的屬性特征
基礎交通信息是一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統，其應具有以下一些基本屬性特征：1）準確性；2）及時性；3）共享性；4）信息的采集具有實時性和動態性；5）具有海量信息特征；6）增值性。
2 數據壓縮處理技術
交通信息一方面時采集到的信息煩雜多樣，要想利用這些不同類別的信息，需采用不同的處理方法；另一方面，交通信息的一個顯著特征是它的空間性和隨機性，因此對它的研究分析需要建立在廣泛統計的基礎上，應用各類信息處理技術和統計分析方法來探索它的規律性。
所謂多媒體技術就是能對多種載體（媒體）上的信息和多種存儲（媒質）上的信息進行處理的技術，特點主要表現在它的綜合性和交互性。交通信息是屬于多媒體信息范疇。若要實時的綜合處理聲音、圖像、視頻、文字等多媒體信息，其數據量是非常大的。要傳輸或存儲這樣大的數據量是非常困難的，必須對其進行壓縮編碼，在滿足實際需要的前提下，盡量減少要傳輸或存儲的數據量。
數據壓縮主要依靠信源編碼技術。一般的，圖像壓縮技術可分為兩大類：無損壓縮和有損壓縮技術。在多媒體應用中常用的壓縮方法有PCM（脈沖編碼調制）、預測編碼、變換編碼、插值和外推法、統計編碼、矢量量化和子帶編碼等；混合編碼是近年來廣泛采用的方法。新一代的數據壓縮方法，如基于模型的壓縮方法、分形壓縮和小波變換方法等也已經接近實用化水平。
3 信息融合技術
信息融合技術在單純數據采集融合（即一次融合）階段稱為數據融合，是研究多種信息的獲取、傳輸與處理的基本方法、技術、手段以及信息的表示、內在聯系和運動規律的一門技術。融合是指采集并集成各種信息源、多媒體和多格式信息，從而生成完整、準確、及時和有效的綜合信息，它比直接從各信息源得到的信息更簡潔、更少冗余、更有用途。
先進的交通管理系統（ATMS）是一個典型的多傳感器系統，信息融合技術給交通信息加工和處理提供了一種很好的方法，信息融合技術的最大優勢在于它能合理協調多源數據，充分綜合有用信息，提高在多變環境中正確決策的能力。
在信息融合領域使用的主要數學工具或方法有概率論、推理網絡、模糊理論和神經網絡等，其中使用較多的是概率論、模糊理論、推理網絡。當然，除了這幾種常用的方法之外，還有其他很多解決途徑。
3.1 概率論
在融合技術中最早應用的就是概率論。在一個公共空間根據概率或似然函數對輸入數據建模，在一定的先驗概率情況下，根據貝葉斯規則合并這些概率以獲得每個輸出假設的概率，這樣可以處理不確定性問題。貝葉斯方法的主要難點在于對概率分布的描述，特別是當數據是由低檔傳感器給出時，就顯得更為困難。另外，在進行計算的時候，常常簡單地假定信息源是獨立的，這個假設在大多數情況下非常受限制。卡爾曼濾波方法則根據早先估計和最新觀測，遞推地提供對觀測特性的估計。另外，概率論和模糊集理論的綜合應用給解決多源數據的融合問題提供了工具。
3.2 模糊理論
模糊集理論是基于分類的局部理論，因此，從產生起就有許多模糊分類技術得以發展。隸屬函數可以表達詞語的意思，這在數字表達和符號表達之間建立了一個便利的交互接口。在信息融合的應用中主要是通過與特征相連的規則對專家知識進行建模。另外，可以采用模糊理論來對數字化信息進行嚴格地、折衷或是寬松地建模。模糊理論的另一個方面是可以處理非精確描述問題，還能夠自適應地歸并信息。對估計過程的模糊拓展可以解決信息或決策沖突問題，應用于傳感器融合、專家意見綜合以及數據庫融合，特別是在信息很少，又只是定性信息的情況下效果較好。
3.3 推理網絡
推理網絡的構建和應用有著很長的歷史，可以追溯到1913年由一位名叫John H W ig-more的美國學者所做的研究工作。近來，許多對于分析復雜推理網絡的理論往往基于貝葉斯規則的推論，并且都被歸類于貝葉斯網絡。目前，大多數貝葉斯網絡的研究都包括了對于概率有效傳播的算法拓展，同時它在整個網絡中也充當了新證據的角色。同時貝葉斯網絡在許多A1任務里都己作為對于不確定推理的標準化有效方法。貝葉斯網絡的優點是簡潔、易于處理相關事件。缺點是不能區分不知道和不確定事件，并且要求處理的對象具有相關性。在實際運用中一般不知道先驗概率，當假定的先驗概率與實際相矛盾時，推理結果很差，特別是在處理多假設和多條件問題時顯得相當復雜。
參考文獻
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[2]史其信，陸化普.中國 ITS 發展戰略構想[J].公路交通科技，1998，3．
關鍵詞:多媒體通信;IP;視頻會議
Abstract: According to the main features of the IP network， focusing on network bandwidth， compression technology， multicast technology， transport protocol， QOS， and other aspects of the five IP-based video conferencing system， building a network of technical requirements.
Key words: multi-media communication; IP; video conferencing
1 前言
隨著多媒體計算機技術和通信技術的發展，產生了一種新的技術——多媒體通信技術，它是多媒體、通信、計算機和網絡等相互滲透和發展的產物，兼收了計算機的交互性、多媒體的復合性、通信的分布性以及電視的真實性等特點，具有明顯的優越性。目前，如何在IP網絡中更好、更快地實現視頻、音頻的傳送已成為當今的研究熱點之一。
2 基于IP網絡構建視頻會議系統的技術要求
隨著IP網絡的速率越來越高，從窄帶走向寬帶，承載業務從非實時走向實時，IP技術已成為實現視頻、音頻、數據等綜合業務的最佳選擇。在IP網絡上建立視頻會議系統需要多種技術支持，是比較復雜、完整的多媒體應用系統。
2.1 要有足夠高的帶寬
要傳送視頻，必須要有足夠的網絡帶寬，就像大車要有足夠寬的馬路才能通行一樣，否則，視頻數據無法通過網絡。以一幀1024×768像素的圖像為例，如果用12bit表示每個像素，則共需要9.4Mb，如果按照25幀/秒的傳輸速率，則1秒內需要傳輸的數據量就是235Mb。在現有的網絡條件下，傳輸這么大的數據是無法接受的。
2.2 要有好的壓縮技術
只有采用高壓縮比的壓縮算法，有效地降低數據量，才能使視頻、音頻數據在IP網上傳輸成為可能。例如:在H.323會議系統中，圖像編碼主要采用H.261和H.263標準，支持CIF、QCIF的分辨率，而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標準，節約了50%的編碼率，而且對網絡傳輸具有更好的支持，可獲得HDTV、DVD的圖像質量。
2.3 要有基于IP網絡的多播技術
多播是一種多地址廣播，發送與接收是一對多的關系。在傳輸過程中，發送端只需發送一次數據包，位于多播組內的各個用戶就可以共享這一數據包。在視頻會議系統應用中，將一個節點信號傳送到各個節點時，無論是重復采用點對點通信，還是采用廣播的方式，都會嚴重浪費網絡帶寬，而多播技術將數據傳送分布到網絡節點中，減少了網絡中的數據總量。
轉貼于 2.4 要有相適應的傳輸協議
TCP、UDP協議均不能很好地支持視頻會議系統，這就需要與之相適應的協議，如RTP、RTCP、RSVP等。RTP運行在UDP之上，音頻、視頻等數據被封裝在RTP數據包中，每個RTP數據包被封裝在UDP包中，然后再封裝到IP包中進行傳輸。在底層網絡支持多播的情況下，RTP還可以使用多播向多個目的端點發送數據。RTCP是RTP的控制協議，負責反饋控制、檢測QoS和傳遞相關信息，對RTP的數據收發做相應調整，使之最大限度地利用網絡資源。
2.5 要提供服務質量保證
網絡服務質量是網絡與用戶之間以及網絡上互相通信的用戶之間關于信息傳輸與共享的質量約定。第一，在任何網絡中，時延總是存在的。視頻會議系統具有較高的實時性和可靠性要求，為了獲得各會場的真實的現場感，音頻、視頻的時延都要小于0.25s，最大時延抖動應小于10ms。其次，在視頻會議系統中，還要求唇音同步，只有達到時間上的同步，才能自然有效地表達關于會場的完整信息。第三，允許一定的丟包率。因為人的感知能力有限，在一個視頻會議系統中，個別分組丟失，人眼是感覺不到的，因此可以允許一定的傳輸誤碼，丟包率應控制在人能接受的范圍內。
3 基于IP網絡構建視頻會議系統的協議
基于IP網絡構建視頻會議系統的標準主要有:H.323和SIP。
H.323沿用了傳統的電話信令模式，比較成熟，已經出現了很多產品，形成了比較成熟的應用體系和市場體系。SIP協議將音、視頻傳輸作為Internet上的一個應用，增加了信令和QoS要求，借鑒了其它Internet標準和協議的設計思想，遵循簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單，但其推出時間不長，協議并不是很成熟，應用也不是很多。
4 結束語
隨著網絡、多媒體、通信技術的飛速發展和性能的提升，基于IP網絡構建視頻會議系統技術會不斷被發展和完善，必將以其獨特的優勢廣泛應用到Internet、Extranet、Intranet上，為政府機關、商業集團、科研院所、醫療機構及普通個人等進行異地交流提供方便條件，成為工作、學習、生活中不可或缺的工具。
參考文獻
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[3] Douglas E.Comer. Internetworking With TCP/IP Vol I:Principles，Protocols，and Architectures Fourth Edition[M].北京:電子工業出版社，2004.02.
【關鍵詞】數字音視頻 MXF DV MP4
數字音頻碼流的分割及合并技術能夠快速對音視頻數據進行刪除、替換以及增加等修改操作。在對數字高清視頻素材進行編輯時，能夠使各類高清素材完成精確幀定位并進行剪、接等操作；能夠確保素材在分割后，擁有獨立的組織結構，以正確的格式進行播放并且支持再次編輯；能夠使多個素材片段實現無縫拼接。這就使得對數據碼流的分割以及合并技術的研究顯得尤為重要，因為數據碼流的分割與合并技術直接關系到編輯的效果。
1 數字音頻編碼標準
目前在國際上，數字音視頻編碼壓縮標準主要以MPEG和H.26X標準為主。其中，MPEG主要是針對MPEG系統、視頻、音頻制定的標準格式，又可分為：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21；而H.26X主要是針對多媒體通信視頻和音頻編碼制定的標準格式。
隨著數字音視頻編碼技術的不斷完善，由 SMPTE制定的DV和MXF格式，已成為當今高清電影電視、電子新聞節目制作的主流。其中，DV是一種專業的數字音視頻采集設備、數碼影像規格，它廣泛應用在電視電影節目制作、電子新聞采集等專業領域。MXF是一種通用的媒體容器格式，它可以在不同的協議和操作系統下工作，它能夠將各類壓縮方式的素材進行靈活封裝。目前，音視頻素材的封裝主要以P2系列音視頻標準格式為主。它能夠直接采用MXF文件格式將音視頻素材記錄到P2卡上，提高了音視頻編輯的速度和效率，P2已經成為高清數字音視頻編緝的主要格式。本文就是在P2格式環境下，對高、低碼率兩類素材的分割合并技術進行研究。
2 分割及合并技術分析
要想準確順利完成對數字音頻視頻文件進行分割及合并，必須在了解MXF文件結構、音視頻數據組織、封裝形式、素材數據等信息前提下，對文件頭部重要元素進行分析。P2系列音視頻素材MXF文件結構主要由頭部Partition Pack標識的 Header Partition和Body Partition，以及Footer Partition所組成。由于Header Partition中涉及頭部元素數據與索引表，Header Partition緊跟Partition Pack標識，Footer Partition又對索引表進行了拷貝；Body Partition中涉及音視頻素材實質數據，因此，P2系列音視頻素材MXF文件中的數據都將以KLV編碼組織。如下圖1所示：
為了將音視頻數據放入通用媒體容器中，則利用Body Partition Pack后的Essence Container作為能夠承受裝載的容器，并采用Clip Wrapping封裝映射方式對音視頻數據幀進行定位分割及合并操作。因此，先對文件進行讀取，查看是否屬于MXF文件；其次，當文件為多個Body Partition時，則從尾讀取至Partition Pack起點位置，當文件為單個時，則依次序讀取，并對Header Partition進行依次序分析，并確定Essence Container的位置；再次，根據Header Metadata給出的信息，對格式、生成方式、素材輸入時間等信息進行音視頻確認；最后，對音視頻數據幀進行定位分割及合并操作。由于數字音頻數據編碼方式為KLV組織，使素材檢索定位效率獲得了提高。在進行Clip Wrapping封裝時，視頻所有幀數依次一幀緊接一幀靠在一起作為Picture Item放置到通用媒體容器中。對幀的定位順序為：Body Partition、Picture Item的位置，以及視頻幀在Picture Item的位置，并取出。而音頻數據與視頻數據讀取的方式相類似，由于數據重要放置在Sound Item中，因此，讀取的時候，只需要一次讀取1s或Ns的采樣數據，封裝時，因Sound Item中的數據量不夠，則需要從多個Sound Item中讀取音頻數據進行分割合并，組成一個較大的數據緩沖，從而實現數字音頻碼流的無縫拼接。
視頻壓縮編碼技術有幀內壓縮（ Intra--frame ） 和幀間壓縮（Inter-frame）兩種， 音視頻素材在編輯過程中采用哪種壓縮方式決定了對素材進行分割與合并的難度。幀內壓縮一般是有損壓縮，針對每一幀圖像進行壓縮，幀與幀之間沒有相互關聯，在壓縮以后仍然可以以幀為單位進行編輯，因此，在DV格式等非線性編輯領域常常會使這種壓縮方式。但是這種壓縮比率一般不高，為了要達到更高的壓縮比例就得使用幀間壓縮方式。幀間壓縮一般是無損壓縮，它通過比較相鄰兩幀之間的差異，在記錄時僅僅記錄本幀與相鄰幀的差值，這種壓縮方式減少了數據量，大大提高了壓縮的比率。在實際應用中，兩種壓縮方式往往同時使用，MPEG-2編碼就同時具有幀內壓縮與幀間壓縮兩種方式。
3 數字音視頻壓縮技術的實現
3.1 幀內壓縮方式下的分割及合并
利用幀內壓縮方式下的分割及合并技術，只需要對分割文件偏移位置進行確認后，進行重新編寫新的文件，所修改分割合并后的新音視頻素材文件就能夠正常進行播放。下面主要針對DV、AVCI兩類采用幀內壓縮方式的素材進行分析。其具體分割流程如圖2所示：
合并的實現過程與分割過程基本相同，素材的合并主要是針對格式以及參數相同的兩個素材而言。
3.2 幀間壓縮方式下的分割及合并
幀間壓縮方式具有壓縮效率高、速度快等優點，但對素材的分割與合并不能簡單的找到相應幀的位置進行操作。我們將采用幀類型變換的方法對幀間壓縮的素材進行分割。以MPEG-4格式為例，首先把MP4文件分解成視頻數據MPEG-4 video ES和 音頻數據MPEG-4 audioAAC。由于MPEG-4 文件中沒有各幀對應的時碼信息，沒有分割MXF文件時直接供參考幀的絕對時碼，因此需先依據原素材文件的開始時碼即入點和出點來計算出對應的幀序號，然后根據幀頭分別找到入點和出點對應的幀偏移。合并技術的重點在于實現各個素材片段的重排序以及無縫合并，實現音視頻重同步效果。
綜上所述，數字音視頻壓縮技術主要是為了能夠在原音視頻素材上，有效縮短任務時間快速對幀進行定位訪問，并根據幀的位置，實現數字音視頻素材編輯的無縫拼接。以確保數字音視頻素材在經過壓縮以后，依然具有完整性、可再編輯性。目前針對多種應用環境下的音視頻碼流素材的分割、合并技術的研究也正在進行，對數字音視頻的高效長遠的發展有著很大的意義。
參考文獻
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[3]張文豐.MPEG-2音視頻碼流合成與轉換技術的研究和實現[D].電子科技大學，2006.
由於在現今資訊流通普遍的社會中，影像的需求量越來越大，影像的數位化是必然的趨勢。然而在數位化過的影像所占的資料量又相當龐大，在傳輸與處理上皆有所不便。將資料壓縮是最好的方法。如今有一新的模式，在壓縮率及還原度皆有不錯的表現，為其尚未有一標準的格式，故在應用上尚未普及。但在不久的未來，其潛力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的關系。故以此篇文章介紹小波（WAVELET）轉換的歷史淵源。小波轉換的基礎原理。現今的發展對印刷業界的沖擊。影像壓縮的未來的發展。
壹、前言
由於科技日新月異，印刷已由傳統印刷走向數位印刷。在數位化的過程中，影像的資料一直有檔案過大的問題，占用記憶體過多，使資料在傳輸上、處理上都相當的費時，現今個人擁有TrueColor的視訊卡、24-bit的全彩印表機與掃描器已不再是天方夜譚了，而使用者對影像圖形的要求，不僅要色彩繁多、真實自然，更要搭配多媒體或動畫。但是相對的高畫質視覺享受，所要付出的代價是大量的儲存空間，使用者往往只能眼睜睜地看著體積龐大的圖檔占掉硬碟、磁帶和光碟片的空間；美麗的圖檔在親朋好友之間互通有無，是天經地義的事，但是用網路傳個640X480TrueColor圖形得花3分多鐘，常使人哈欠連連，大家不禁心生疑慮，難道圖檔不能壓縮得更小些嗎？如此報業在傳版時也可更快速。所以一種好的壓縮格式是不可或缺的，可以使影像所占的記憶體更小、更容易處理。但是目前市場上所用的壓縮模式，在壓縮的比率上并不理想，失去壓縮的意義。不然就是壓縮比例過大而造成影像失真，即使數學家與資訊理論學者日以繼夜，卯盡全力地為lossless編碼法找出更快速、更精彩的演算法，都無可避免一個尷尬的事實：壓縮率還是不夠好。再說用來印刷的話就造成影像模糊不清，或是影像出現鋸齒狀的現象。皆會造成印刷輸出的問題。影像壓縮技術是否真的窮途末路？請相信人類解決難題的潛力是無限的。既然舊有編碼法不夠管用，山不轉路轉，科學家便將注意力移轉到WAVELET轉換法，結果不但發現了滿意的解答，還開拓出一條光明的坦途。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論。小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。可達到完全不失真，壓縮的比率也令人可以接受。由於其數學理論早在1960年代中葉就有人提出了，而到現在才有人將其應用於實際上，其理論仍有相當大的發展空間，而其實際運用也屬剛起步，其後續發展可說是不可限量。故研究的動機便由此而生。
貳、WAVELET的歷史起源
WAVELET源起於JosephFourier的熱力學公式。傅利葉方程式在十九世紀初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，為現代信號分析奠定了基礎。在十九到二十世紀的基礎數學研究領域也占了極重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是畫出不連續圖形的方程式，都可以有一單純的分析式來表示。小波分析是近幾年來才發展出來的數學理論為傅利葉方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波規范正交基。其後1984年，法國地球物理學J.Morlet在分析地震波的局部性質時，發現傳統的傅利葉轉換，難以達到其要求，因此引進小波概念於信號分析中，對信號進行分解。隨後理論物理學家A.Grossman對Morlet的這種信號根據一個確定函數的伸縮，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展開的可行性進行了研究，為小波分析的形成開了先河。
1986年，Y.Meyer建構出具有一定衰減性的光滑函數Ψj,k(x)，其二進制伸縮與平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}構成L2（R）的規范正交基。1987年，Mallat巧妙的將多分辨分析的思想引入到小波分析中，建構了小波函數的構造及信號按小波轉換的分解及重構。1988年Daubechies建構了具有正交性（Orthonormal）及緊支集（CompactlySupported）；及只有在一有限區域中是非零的小波，如此，小波分析的系統理論得到了初步建立。
三、WAVELET影像壓縮簡介及基礎理論介紹
一、WAVELET的壓縮概念
WAVELET架在三個主要的基礎理論之上，分別是階層式邊碼(pyramidcoding)、濾波器組理論(filterbanktheory)、以及次旁帶編碼(subbandcoding)，可以說wavelettransform統合了此三項技術。小波轉換能將各種交織在一起的不同頻率組成的信號，分解成不相同頻率的信號，因此能有效的應用於編碼、解碼、檢測邊緣、壓縮數據，及將非線性問題線性化。良好的分析局部的時間區域與頻率區域的信號，彌補傅利葉轉換中的缺失，也因此小波轉換被譽為數學顯微鏡。
WAVELET并不會保留所有的原始資料，而是選擇性的保留了必要的部份，以便經由數學公式推算出其原始資料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始資料。至於影像中什度要保留，什麼要舍棄，端看能量的大小儲存（跟波長與頻率有關）。以較少的資料代替原來的資料，達到壓縮資料的目的，這種經由取舍資料而達到壓縮目地的作法，是近代數位影像編碼技術的一項突破。即是WAVELET的概念引入編碼技術中。
WAVELET轉換在數位影像轉換技術上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探測衛星和哈柏望遠鏡傳輸影像回地球，和醫學上的光纖影像，早就開始用WAVELET的原理壓縮/還原影像資料，而且有壓縮率極佳與原影重現的效果。
以往lossless的編碼法只著重壓縮演算法的表現，將數位化的影像資料一絲不漏的送去壓縮，所以還原回來的資料和原始資料分毫無差，但是此種壓縮法的壓縮率不佳。將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態，控制解碼後影像的品質，選擇適當的編碼法，而且還在擷取圖形資料時，先幫資料「減肥。如此才是WAVELET編碼法主要的觀念。
二、影像壓縮過程
原始圖形資料色彩模式轉換DCT轉換量化器編碼器編碼結束
三、編碼的基本要素有三點
（一）一種壓縮/還原的轉換可表現在影像上的。
（二）其轉換的系數是可以量化的。
（三）其量化的系數是可以用函數編碼的。
四、現有WAVELET影像壓縮工具主要的部份
（一）WaveletTransform（WAVELET轉換）：將圖形均衡的分割成任何大小，最少壓縮二分之一。
（二）Filters（濾鏡）：這部份包含WaveletTransform，和一些著名的壓縮方法。
（三）Quantizers（量化器）：包含兩種格式的量化，一種是平均量化，一種是內插量化，對編碼的架構有一定的影響。
（四）EntropyCoding（熵編碼器）：有兩種格式，一種是使其減少，一種為內插。
（五）ArithmeticCoder（數學公式）：這是建立在AlistairMoffat''''slineartimecodinghistogram的基礎上。
（六）BitAllocation（資料分布）：這個過程是用整除法有效率的分配任何一種量化。
肆、WAVELET影像壓縮未來的發展趨勢
一、在其結構上加強完備性。
二、修改程式，使其可以處理不同模式比率的影像。
三、支援更多的色彩。可以處理RGB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定義都可以分別的處理。
四、加強運算的能力，使其可支援更多的影像格式。
五、使用WAVELET轉換藉由消除高頻率資料增加速率。
六、增加多種的WAVELET。如：離散、零元樹等。
七、修改其數學編碼器，使資料能在數學公式和電腦的位元之間轉換。
八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的壓縮。
九、增加8X8格的DCT模式，使其能重疊。
十、增加trelliscoding。
十一、增加零元樹。
現今已有由中研院委托國內學術單位研究，也有不少的研究所的碩士。國外更是如火如荼的展開研究。相信實際應用於實務上的日子指日可待。
伍、影像壓縮研究的方向
1.輸入裝置如何捕捉真實的影像而將其數位化。
2.如何將數位化的影像資料轉換成利於編碼的資料型態。
3.如何控制解碼影像的品質。
4.如何選擇適當的編碼法。
5.人的視覺系統對影像的反應機制。
小波分析，無論是作為數學理論的連續小波變換，還是作為分析工具和方法的離散小波變換，仍有許多可被研究的地方，它是近幾年來在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利葉（Fourier）分析的重要發展，他保留了傅氏理論的優點，又能克服其不足之處。
陸、在印刷輸出的應用
WAVELET影像壓縮格式尚未成熟的情況下，作為印刷輸出還嫌太早。但是後續發展潛力無窮，尤其在網路出版方面，其利用價值更高，WAVELET的出現就猶如當時的JPEG出現，在影像的領域中掀起一股旋風，但是WAVELET卻有JPEG沒有的優點，JPEG乃是失真壓縮，且解碼後復原程度有限，能在網路應用，乃是由於電腦的解析度并不需要太高，就可辨識其圖形。而印刷所需的解析度卻需一定的程度。WAVELET雖然也是失真壓縮，但是解碼後卻可以還原資料到幾乎完整還原，如此的壓縮才有存在的價值。
有一點必須要提出的就是，并不是只要資料還原就可以用在印刷上，還需要有解讀其檔案的RIP，才能用於數位印刷上。等到WAVELET的應用成熟，再發展其適用的RIP，又是一段時間以後的事了。
在網路出版上已經有瀏覽器可以外掛讀取WAVELET檔案的軟體了，不過還是測試版，可是以後會在網路上大量使用，應該是未來的趨勢。對於網路出版應該是一陣不小的沖擊。
圖像壓縮的好處是在於資料傳輸快速，減少網路的使用費用，增加企業的利潤，由於傳版的時間減少，也使印刷品在當地印刷的可能性增高，減少運費，減少開支，提高時效性，創造新的商機。
柒、結論
WAVELET的理論并不是相當完備，但是據現有的研究報告顯現，到普及應用的階段，還有一段距離。但小波分析在信號處理、影像處理、量子物理及非線性科學領域上，均有其應用價值。國內已有正式論文研究此一壓縮模式。但有許多名詞尚未有正式的翻譯，各自有各自的翻譯，故研究起來倍感辛苦。但相信不久即會有正式的定名出現。這也顯示國內的研究速度，遠落在外國的後面，國外已成立不少相關的網站，國內僅有少數的相關論文。如此一來國內要使這種壓縮模式普及還有的等。正式使用於印刷業更是要相當時間。不過對於網路出版仍是有相當大的契機，國內仍是可以朝這一方面發展的。站在一個使用其成果的角度，印刷業界也許并不需要去了解其高深的數理理論。但是在運用上，為了要使用方便，和預估其發展趨勢，影像壓縮的基本概念卻不能沒有。本篇文章單純的介紹其中的一種影像壓縮模式，目的在為了使後進者有一參考的依據，也許在不久的將來此一模式會成為主流，到時才不會手足無措。
參考文獻：
1.GeoffDavis，1997，WaveletImageCompressionConstructionKit，。
2.張維谷.小宇宙工作室，初版1994，影像檔寶典.WINDOWS實作（上），峰資訊股份有限公司。
3.張維谷.小宇宙工作室，初版1994，影像檔寶典.WINDOWS實作（下），峰資訊股份有限公司。
4.施威銘研究室，1994，PC影像處理技術（二）圖檔壓縮續篇，旗標出版有限公司。
5.盧永成，民八十七年，使用小波轉換及其在影像與視訊編碼之應用，私立中原大學電機工程學系碩士學位論文。
JPEG2000是新一代的靜態圖像編碼國際標準，與已有的JPEG標準相比，它可以提供更好的圖像質量和更高的壓縮率，但其計算的復雜度也遠高于JPEG算法。一般在處理JPEG 2000圖像時，若欲將其圖像尺寸縮小，首先需由JPEG 2000解碼器處理，將JPEG 2000圖像解碼到空間域圖像后，在空間域里將圖像縮小至所需尺寸后，再經JPEG 2000編碼器將圖像作編碼，最后得到尺寸縮小后的壓縮圖像。但是由于在空間域里使用圖像大小轉換方法來縮小JPEG 2000圖像，需要大量的計算量、繁雜的處理過程、以及占用大量的存儲空間。為了加快圖像尺寸轉換處理速度、降低計算復雜度、以及有效降低存儲空間占用，本論文提出一個快速的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換算法。流程如圖1。
在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過頻率域圖像尺寸縮小轉換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法與空間域圖像大小轉換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉換、反向色彩轉換、后置處理、前置處理、正向色彩轉換、以及正向小波轉換等六個步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內容所需的存儲空間以及減少所需的計算量。
1 簡化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個部分，主要原因說明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會儲存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲存，所以要取得各子頻帶的內容，必須先經過EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對子頻帶再進行小波轉換，因此EBCOT編/解碼過程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經由正向小波轉換后，會產生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長值進行量化。
子頻帶與量化步長值這兩者有相對應關系，換句話說以具有7個子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個相對應的量化步長值。而子頻帶與量化步長值所產生的數目與小波轉換的層數有關，對于一個經過m層小波轉換的影像，所具有的子頻帶數目Nsubbands計算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經由二次小波轉換后所產生的七個不同的子頻帶。
每個子頻帶的量化步長值都是由一組獨立的控制參數（ε，μ）決定，該組控制參數必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長值使用。圖3所示為一張圖像經過三次小波轉換后所產生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會改變原本圖像的小波轉換層數，進而影響到量化步長值與子頻帶的對應關系。當使用不同小波轉換層數時，每個子頻帶的量化步長值會不同。所以，當圖像在進行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長值對圖像進行反量化，還原頻率域信息，當圖像尺寸已調整縮小后，再用新的量化步長值來量化頻率域信息，即可解決量化步長值與子頻帶不一致的問題。
在我們所提的方法中，分別會遇到小波層數足夠與小波層數不足的情況。假設一張JPEG 2000圖像小波層數為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來的（1/2n×1/2n）大小時，假如n
若n>=m發生，也就是小波層數不足。首先經EBCOT解碼后，產生不同的子頻帶信息。針對不同的子頻帶信息使用反量化，接著進行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數不足（小波層數需為1層以上），要對保留的頻率信息再進行小波轉換。產生出來的小波頻率域尺寸大小超過欲轉換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時圖像大小雖已符合轉換所需大小，但JPEG 2000規定圖像至少要有一層小波轉換，所以必須再做一次小波轉換，得到一張小波轉換層數為1的JPEG 2000圖像，最后再經量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數等步驟，詳細步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉換層數足夠的作法。假設當圖像的小波層數為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n
首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對需保留的頻率域信息作反量化動作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經過量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉換層數不足的作法。假設當圖像的小波層數為m層時，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時，若n>=m，就是小波層數不足，則除了丟棄m個外層的中高頻信息外，還需要將原來最內層的低頻信息，進行（n-m）+1次小波轉換，再將所產生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進行以上小波轉換時可直接省略許多計算工作，不必進行完整的小波轉換。此法為本文提出的快速小波轉換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標頭相關參數 JPEG 2000圖像碼流主標頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數、各子頻帶的量化步階值參數（ε和μ）等數據信息。在我們所提方法中，并沒有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進行量化和EBCOT編碼，產生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標頭數據無法像空間域轉換方法由JPEG 2000壓縮方式設定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標頭內的相關參數。
3 小結
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開發的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術；有的公司如ImagePower等已開發出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領域發揮重要作用。本論文提出一個新的快速圖像壓縮方法，可 大幅降低使用空間域轉換時的處理時間，以及所需存儲空間，但是本文所提方法只針對靜態圖像實現固定大小的縮小轉換，無法對圖像作任意大小轉換，對圖像作任意大小轉換是一個很好的發展方向，需作進一步研究。
參考文獻：
[1]杜偉娜，孫軍，倪強.基于JPEG2000的高效率控制算法[J].上海交通大學學報，2006，40（1）：16-19.
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(f0003)
關鍵詞：KVM-OVER-IP；H.26X；MPEG；RLE（游程編碼）
中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)31-0000-00
Video Compression in the Network about Management of Server
FENG Zhan, WU Xin-jun
(Jiangnan Institute of Computing Technology, Wuxi 214128, China)
Abstract: the video compression technology in the server management plays a decisive role, this paper first introduced the current main video compression technology development, the application fields and standards, then for low cost, low power consumption demand, and proposes an improved RLE algorithm.
Key words: KVM-OVER-IP; H.26 X; MPEG; RLE(the run-length coding)
隨著服務器管理技術的發展，大部分的廠商都實現了服務器的遠程網絡管理。使用者不必親臨現場便能處理發生的各種問題，極大的提高了服務器管理的效率。在服務器管理的硬件管理方案中KVM-OVER-IP的應用最為廣泛。KVM實現遠程桌面，虛擬設備、遠程安裝OS鏡像等。一般的KVM卡內嵌了瀏覽器，在客戶端通過web網頁直接訪問控制界面。
1 KVM-OVER-IP
在KVM over IP系統中，最大的挑戰來自于視頻信號的壓縮與傳輸。以分辨率1024x768，刷新率75Hz，32位真彩顯示輸出為例，其信號傳輸帶寬高達1.75Gb/sec，遠遠高于局域網及廣域網所能提供的傳輸帶寬。實用的KVM over IP系統需要在局域網中，提供高于1500:1的視頻壓縮比率；在廣域網中，提供高于6000:1的壓縮比率;同時，KVM over IP系統必須在實現高比率視頻壓縮的同時，在客戶端提供足夠清晰的視頻還原。其中，幀間比對與數據壓縮算法通常是各公司的專有技術，也是直 接決定客戶端還原視頻質量的重要因素。
2 目前主流的視頻壓縮算法
在視頻編解碼技術定義方面有兩大標準機構。包括國際電信聯盟 (ITU) 和國際標準化組織 (ISO)。前者已經開發了用于低比特率視頻電話的 H.26x 標準，其中包括 H.261、H.262、H.263 與 H.264；主要針對電信領域的應用，后者主要針對消費類應用，已經針對運動圖像壓縮定義了 MPEG 標準。MPEG 標準包括 MPEG1、MPEG2 與 MPEG4。
圖1說明了視頻編解碼標準的發展歷程。
2.1 H.261
H.261[1]標準是1990年ITU制定的的第一個主流有損視頻壓縮標準，設計的目的是能夠在帶寬為64kbps的倍數的綜合業務數字網(ISDN for Integrated Services Digital Network)上傳輸質量可接受的視頻信號。編碼程序設計的碼率是能夠在40kbps到2Mbps之間工作，能夠對CIF和QCIF分辨率的視頻進行壓縮編碼。
H.261原理是第一步是對采集的顯卡信號使用幀間預測來消除空域冗余，同時使用了運動矢量來進行運動補償。隨后進行變換編碼即采用使離散余弦變換（DCT）來進一步的消除空域的冗余，然后對變換后的系數進行量化，并量化后的變換系數進行Zig-zag掃描來消除時域的冗余，最后使用熵編碼（可以使長度編碼或者是霍夫曼編碼）來消除統計冗余。但是H.261僅僅對視頻的解碼進行了規定，而并沒有定義解碼器的實現，因此在具體實現時，研究者可以針對不同的應用對數據進行不同的預處理從而達到更好的效果，
2.2 MPEG-1
MPEG-1 [2] 是ISO 于1990年開發的第一個視頻和音頻有損壓縮標準。主要應用是數字媒體上動態圖像與音頻的存儲與檢索，如速率為 1.15Mbps、采用 SIF 分辨率（352′240-29.97fps 或者 352′288-25 fps）的VCD。MPEG-1在關鍵技術上做了一些改進，塊方式的運動補償，離散余弦變換，等技術，隨后被Video CD采用為核心技術。 但是其缺點也比較明顯，雖然在速率上可以滿足很多應用，但是壓縮比不夠大，作為實時視頻壓縮，需要的磁盤空間特別大，正是這一點也限制了它的應用。
2.3 MPEG-2
MPEG-2 [3] 是ISO 于1994年制定的，主要針對于高級工業標準的圖像質量以及更高的傳輸率。并且MPEG-2相比MPEG-1提供較廣范圍的壓縮比，已適用于對畫面質量，存儲容量，以及帶寬要求不同的場合。MPEG-2主要用于DVD的標準，還可用于為廣播，有線電視網，電纜網絡以及衛星直播(DirectBroadcastSatellite)提供廣播級的數字視頻。
2.4 H.263
H.263的開發主要是為了實現低碼流的通信。是在H.261的基礎上制定出來的，但實際上這個標準在很多方面做了改進，可用在很寬的碼流范圍。它在許多應用中都可以取代H.261。H.263的編碼算法與H.261基本原理一樣，但做了一些改善和改變，以提高性能和糾錯能力。H.263標準在低碼率下能夠提供比H.261更好的圖像效果,其特點包括以下幾點：
1）H.263中的數據流層次結構的某些部分是可選擇的，使得編解碼可以根據針對實際的應用選擇數據率和糾錯能力；
2）H.263的運動補償使用半像素精度，這與H.261相比提高了壓縮率；
3）H.263采用了基于空域的的幀內預測方法；
4）H.263支持5種分辨率，即包括QCIF，CIF，SQCIF、4CIF，16CIF，其中SQCIF相當于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分別為CIF的4倍和16倍；
5）H.263采用了無限制的運動向量，允許運動矢量指向圖像以外的區域；
6）H.263采用了基于句法的算術編碼模式使用算術編碼代替霍夫曼編碼，可在信噪比和重建圖像質量相同的情況下降低碼；。
7）H.263提高網絡適應性，采用“網絡友好”的結構和語法，加強對誤碼和丟包的處理，提高解碼器的差錯恢復能力。
2.5 MPEG-4
MPEG-4[4] 是1998年11月公布的，MPEG-4標準主要應用于視像電話(Video Phone)，視像電子郵件(Video Email)和電子新聞(Electronic News)等，其傳輸速率要求較低，在4800-64000bits/sec之間，分辨率為176X144。MPEG-4利用很窄的帶寬，通過幀重建技術，壓縮和傳輸數據，以求以最少的數據獲得最佳的圖像質量，但是其在服務器的領域沒有得到廣泛的應用。
視頻編碼技術最重要的突破是由 ITU 和 ISO/IEC 的聯合視頻小組 (JVT) 開發的H.264/MPEG-4 AVC[5]標準。H.264/AVC[5] 在壓縮效率方面取得了巨大突破，H.264和H.261、H.263一樣，也是采用DCT變換編碼加DPCM的差分編碼，即混合編碼結構。同時，他采用了一些新的更有效率的技術如幀內預測編碼，可變矢量塊大小。多參考幀預測，自適應環路去塊濾波器等。并且其在應用方面有了更大的進步：
1）H.264沒有繁瑣的選項，而是力求簡潔的“回歸基本”，它具有比之前的壓縮標準更好的壓縮性能，又具有適應多種信道的能力。
2）H.264的應用目標廣泛，可滿足各種不同速率、不同場合的視頻應用，具有較好的抗誤碼和抗丟包的處理能力。
3）H.264的基本系統無需使用版權，具有開放的性質，能很好地適應IP和無線網絡的使用，這對目前因特網傳輸多媒體信息、移動網中傳輸寬帶信息等都具有重要意義。
正是由于H.264的種種特點，使得該算法標準一制定出來，便受到了廣泛的應用，其優秀的編解碼能力在視頻通信領域應用的的也越來越多，盡管其復雜性也是之前視頻壓縮算法的數倍，但是集成電路的發展以及SOC技術的革新，這些已經可以得到很好的解決。
隨著視頻壓縮算法的不斷更新，各大服務器廠商的的實現產品也不斷的革新，主要是針對不同的應用場合采用不同的壓縮算法，然后結合所做的硬件部分進行一些改進和優化。
3 改進的RLE（游程）壓縮算法
本論文提出的視頻壓縮算法是一個低代價，低功耗的可行算法，針對某種特定場合所使用的，雖然壓縮視頻的效果有待提高，但是能滿足基本的要求。本文的視頻壓縮是基于一個256M大小的FPGA上實現的，而且在該FPGA上還實現了一個嵌入式軟核，軟核的作用是實現BMC的調試，因此硬件資源有限，該視頻壓縮只能算該FPGA的一個模塊。因此涉及到太多乘法的算法難以實現，考慮選擇RLE游程算法來實現，該算法簡單容易實現，其基本的思想是，利用數據之間的關聯性，而屏幕顯示的數據，以整個像素為單位，關聯性是很強的，對一般常見的屏幕圖像使用RLE（游程編碼）算法進行單幅圖像的壓縮，平均可以獲得30%到50%的壓縮效果，因此使用RLE算法是可行的。以現有的試驗平臺的硬件條件來看，以太網是100Mbps。傳輸的數據占用1/5帶寬，因此傳輸的數據量有限，只能減少傳輸的數據量，降低傳送視頻的圖像數和視頻的壓縮質量從而完成視頻的壓縮，根據人的視覺系統所能接受的范圍，本文以每秒10幅圖像來完成視頻的傳輸，這樣每幅圖像的壓縮數據應該為256KB,而一幅未經任何處理的1280X1024的圖像大小約為4MB，這樣壓縮效果必須達到原來圖像的1/8左右，因此必須對RLE算法進行優化，使得修改后的壓縮算法能夠保證數據的實時性傳輸，
由于視頻壓縮模塊接受的是顯卡輸出的像素數據，是以RGB形式接收的，本文實現的方法是對每個像素的后三位數據進行四舍五入而后丟棄，這樣做得好處有兩方面：
1）可以增強相鄰像素的相關性從而加強壓縮的效率；
2）可以減少傳輸的數據總量；
然后再對得到的數據使用RLE壓縮方法，具體是實現時是以每行的大小來壓縮成一個數據包，然后通過以太網進行傳輸，客戶端進行解壓縮得到源圖像數據。雖然圖像有一定的失真，但是在可以接受的范圍內，通過在FPGA上測試，基本能達到1/10的壓縮率。
這種低功耗，低成本的視頻壓縮系統，適用于小架構的電子產品。例如低精度的小型攝像儀器，監控系統等。
4 結束語
本文首先介紹了目前主流的視頻壓縮算法，以及適用的各種領域，而后提出一種改進的RLE壓縮算法，主要應用在小功耗的壓縮系統的中，雖然壓縮效果不是很好，但是容易實現，而且其優點也是很明顯的。
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論文摘要：多媒體是以數字技術為核心的聲音、圖像和通信融為一體的信息環境的總稱，多媒體技術目前已廣泛應用于電視廣播業、教育、電子出版等領域。本文主要闡述由于數字化技術綜合處理的優勢給電視節目制作帶來的影響，對傳統的錄、編、播、制作方式都產生了很大的沖擊，現代化的電視臺已經成為一個信息采集、處理加工、傳播的信息中心。
隨著信息技術網絡的日新月異和我國社會主義市場經濟的不斷發展，我國有線電視面臨著空前的壓力和挑戰，傳統的模擬電視傳輸管理模式已經成為有線電視發展的瓶頸，實現有線電視數字化是有線電視發展的必然趨勢。
1、數字化電視節目制作的發展
1.1全面數字化。數字化技術不只是運用到電視制作的單一環節中，更重要的是，它參與了從節目的前期準備到完成節目制作的全過程。這不僅出現了數字攝像機、錄像機二特技機、切換臺等大批運用數字技術的設備，而且大規模的、整體性的數字電視節目系統也日趨完善，出現了全數字電視演播室、全數字電視轉播車、數字壓縮的衛星新聞采集轉播車(dsng)、數字地面廣播(dvb)、數字衛星直播(dth)等。
1.2虛擬化。計算機、多媒體技術與數字電視技術相結合，產生了非線性編輯系統和虛擬演播室系統。虛擬演播室技術，將計算機與電視技術結合起來，能提供逼真的虛擬空間，將計算機制作出來的背景圖像與演播室拍攝的人物完美地結合在一起，從而制作出傳統設備無法表現的節目，將人物置于千變萬化的虛擬三維空間之中，豐富了電視屏幕。
1.3網絡化。多媒體網絡技術的出現，為數字教育電視節目制作、播出網絡化提供了條件。為了提高工作效率，達到資源共享，可以將多臺非線性編輯系統、虛擬演播室系統、動畫工作站、音頻工作站等各類以計算機為操作平臺的系統組成網絡，成為一個小局域網的子系統。實現計算機設備、多媒體設備的互聯和信息交流共享，并支持虛擬網絡之間的信息交換。
1.4信息化。數字化和網絡化只是工具，信息化才是目的。信息業務的三大媒體通信、廣播和計算機正因廣播電視數字化而最終融合，使多種業務能在各種通道中傳送。而電視通道有可能成為所有信息業務到達家庭的最佳途徑。信息業務將會發生很大變化，不再是簡，單的聲音、圖形、圖像，而是多種格式和媒體的組合。加強信息源建設，發揮廣播電視在節目方面的優勢，建立廣播影視音像數據庫和視頻點播節目庫，廣泛開拓交通、金融、氣象、教育、培訓、電子商務等多個領域的信息源。
2、數字化電視節目制作環境
數字電視技術的發展，計算機技術的發展，大容量磁盤存儲媒體的出現，數字視頻壓縮技術的廣泛應用，對電視節目的制作產生了巨大的影響。以數字系統為基礎的制作環境是圖像、聲音及有關信息統一作為數字數據處理，同時一些基本工作如選材、合成和編輯都是以綜合方式來完成的。寬帶互聯網的出現將可以通過互聯網采集節目內容。數字信號的記錄媒體也由單一的磁帶記錄轉化為磁帶、磁盤、光盤存儲的多元化的媒體存儲方式。圖像、聲音直接作為數字數據記錄在服務器上；外景素材存儲在磁盤存儲器中，然后傳送到服務器上。計算機工作站的介入，打破了由切換臺、特技機、編輯控制器一統天下的節目制作模式，特別是以pc為核心的多媒體非線性制作方式的逐步成熟，使得電視節目后期制作變得更加多樣。電視節目后期制作系統逐步由模擬制作系統轉化為數字分量制作系統。電視的制作的虛擬技術將得到廣泛的應用，高清晰度電視更需要虛擬背景。
數字化電視節目制作環境對目前的電視節目制作人員提出了更高的要求。數字化技術的發展加深了影視藝術和技術兩者之間的依存關系，如電腦圖像技術和數字音頻技術的廣泛應用和發展，帶來的不僅是單純的技術制作方法上的變革，還有藝術創作領域的創新。對藝術創作人員要求不僅需要具有極高藝術的創作靈感，同時還需要熟知制作的技術手段，具備豐富的經驗和技能，參與到節目制作技術中去。專業技術人員應該是具備一定的工程能力、具備數字技術方面的專業能力、掌握最新的技術動向、具有足夠的技術水平，能隨機應變地把技術新成果應用到系統上去的系統工程師。節目制作技術方面的主要負責人應該對節目的內容有比較深入的了解和投入，將各種不同專業知識融會貫通、能進行各種節目制作的復合型人才。
3、數字化電視制作系統——非線性編輯系統
非線性編輯系統都是以計算機平臺，配以等高能cpu、視頻處理卡、碼率壓縮卡、數字特技卡、聲效卡以及高速數據硬盤，由專用視頻編輯軟件控制完成電視節目制作任務的。這種多媒體后期制作系統的最大特點就是用計算機硬盤編輯方式取代傳統的磁帶記錄電視信號的編輯方式。首先把所有的素材，包括活動畫面、靜止畫面、聲音等全部采集到硬盤中，實際上就是一種數字化的處理，然后用軟件對儲存在硬盤中的數字化的信號進行剪輯、編輯、配音、字幕、特技等工作，最后再將完成的節目轉錄到磁帶上。由于硬盤上的信號具有隨機存取的特性，節目素材的搜尋可以瞬間完成，也無需按順序編輯，因此這種編輯方式被稱為非線性編輯方式。磁帶上原先的信息可能是數字的，也可能是模擬的；信息采集到非線性編輯系統中、處理加工完畢以后，再錄制到磁帶上時，再記錄的信號可以是模擬的，也可以是數字的。
在進行非線性編輯時，磁盤上的信號不管進行多少次的編輯或做多少遍特技，都只是不斷地改變信號的處理順序表，沒有復制任何信號，不存在多版復制問題，也沒有反復卷帶造成的磨損，所以信號質量不會有任何降低，這是非線性編輯的好處。非線性編輯系統都能在計算機上顯示時碼、打人點、出點，并控制錄像機進行信號采集、線性編輯和線性錄制。還有一種所謂的脫機非線性草編、聯機線性編輯方式，就是說在采集素材時采用高壓縮比，以便用有限的硬盤存儲大量的素材，然后照樣進行非線性編輯，但最后不是把編輯好的節目直接錄制在磁帶上，而是輸出一份edl指令清單，控制傳統錄像機進行線性錄制。
盡管多媒體后期制作系統得到了迅速發展，但是它和傳統型后期制作系統也會共存相當長的一段時間，因為有很多編輯和記者對于傳統的線性系統還很留戀，而且還有的記者習慣于在線性工作臺上創作，反而不適應在計算機面前創作。但是，從線性向非線性轉變、從模擬向數字轉變，這是電視制作技術發展的大勢所趨。
參考文獻：
【關鍵詞】通信技術網絡發展與趨勢
隨著科學技術的不斷發展，通信技術與網絡的研究及其標準化建設早已成為眾所關注和大力研究的焦點。目前一些新興技術和新興網絡的紛紛涌現，使通信技術與網絡成為大家研究與開發的熱點內容；與此同時，這些新技術、新網絡滿足了通信技術的極大需求，并為通信技術與網絡的發展注入了新動力。
當我們分析面對之前樣式繁多的通信技術與網絡進展時，不得不讓我們留心關注的重點內容是通信技術與網絡的發展演變過程以及在此基礎上的未來發展方向、基本技術特征等內容。早期的通信技術是使用模擬技術的通信系統，因為有蜂窩小區結構、終端移動管理、漫游及切換等技術的提出，所以使通信技術實現了在移動中通信以及在通信中移動；隨后發展的通信系統成為使用數字技術的系統，它是利用數字信號處理技術和專用芯片，使信息處理盡量軟件化，從而實現設備的小型化以及允許大量用戶接入的形式；之后通信技術與網絡是充分發揮自適應技術的作用實現寬帶高速的通信系統，不僅實現了調制自適應、編碼自適應、信道自適應、接入自適應、業務自適應等，還實現了傳輸鏈路和通信系統的高效率。在上述通信技術和系統基礎上，通信技術與網絡將會飛速發展，其內容也將會不斷擴充，一些未被充分利用的資源：頻率、時間、編碼、功率、空間等將會被更有效的利用，使之發展成為更高寬帶和更高速率的通信系統。對空間資源的有效利用是4G通信網絡開發利用的新天地，對空間地理分布下的分布技術和系統的充分利用，或將可能成為未來無線移動通信的首要技術特征。
一、通信技術與網絡的發展現狀
1.1移動網絡通信技術發展迅速，3G技術日益成熟
作為通信技術與網絡發展主要產物之一的移動網絡通信技術，目前已成為發展最為迅速的通信技術之一。我們所說的移動網絡通信技術主要是指使用者通信不會受到時間、地域等其他方面的影響，能夠應用不同的方式進行通信。全球移動通信技術發展過程分為三個階段，首先是第一代為模擬技術，到第二代成為CDMA技術和GSM技術，直到現在大力推廣的的3G通信網絡技術，目前3G用戶已經超過3.6億。這一發展過程不僅只是代表了電信領域中的技術進步，也同時體現了通信技術與網絡的卓越發展。
1.2光通信穩步發展
隨著數據傳輸量不斷加大以及對處理數據的層次要求不斷提高，原先的線路傳輸在一定范圍內已經不能滿足用戶需求，因此光通信技術得到了受到了關注并得到廣泛的應用，從而滿足了用戶對數據處理的高要求。光通信主要包括了光纖、光纜、光節點、光傳輸系統及光接入技術等五大領域。
1.3不斷豐富與完善的多媒體技術
多媒體通信技術應用主要歸功于計算機網絡傳輸速度在不斷的提高，能夠同時滿足用戶對語音、數據及視頻三方面的綜合需求。音頻技術的發展比較早，很多技術都已經成熟并且已經產業化，其主要包括以下四個方面：音頻數字化、語音處理、語音合成及語音識別。其中音頻數字化技術目前已經比較成熟，數字音響就是因為采用了此技術而達到了理想的音響效果，多媒體聲卡也是采用此技術而設計的。音頻處理技術主要集中在音頻壓縮上，目前最新的MPEG語音壓縮算法可將聲音壓縮六倍。語音合成是指將正文合成為語言播放，漢語合成這幾年來也有突飛猛進的發展。在音頻技術中難度最大最吸引人的技術當屬語音識別，雖然目前只是處于實驗研究階段，但是廣闊的應用前景使之一直成為研究關注的熱點之一。視頻技術包括視頻數字化和視頻編碼技術兩個方面。視頻數字化后的色彩、清晰度及穩定性有了明顯的改善，是下一代產品的發展方向。視頻編碼技術是將數字化的視頻信號經過編碼成為電視信號，目前從低檔的游戲機到電視臺廣播級的編碼技術都已成熟。圖像壓縮技術是計算機處理圖像和視頻以及網絡傳輸的重要基礎，目前ISO制訂了兩個壓縮標準即JPEG和MPEG；MJPEG按照25幀/秒速度使用JPEG算法壓縮視頻信號，完成動態視頻的壓縮。MPEG算法是適用于動態視頻的壓縮算法，通常保持較高的圖像質量而壓縮比高達100倍。
1.4網絡與信息安全不斷受到挑戰
通信技術與網絡迅猛發展的同時也給網絡安全性帶來了新問題，互聯網的開放性和互聯性使網絡安全性和信息安全性受到威脅。目前，信息網絡常用的基礎性安全技術主要包括以下幾個方面：身份認證技術、加解密技術、邊界防護技術、訪問控制技術、主機加固技術、安全審計技術、檢測監控技術等。信息網絡安全經歷了三個階段，首先是以邊界保護、主機防毒為特點的縱深防御階段，主要是采用堵漏洞、作高墻、防外攻等防范方法；第二階段是以設備聯動、功能融合為特點的安全免疫階段，采用積極防御，綜合防范的理念；第三階段是以資產保護、業務增值為特點的可信增值階段，通過建立統一的平臺，完善的網絡接入認證機制，保證設備、用戶、應用等各個層面的可信，從而提供一個可信的網絡環境。
二、通信技術與網絡的發展趨勢
2.1移動通信技術持續快速發展
移動通信技術在今后的發展趨勢還是以增強型3G技術為主，以增強型WCDMA技術HSDPA、TD-SCDMA及CDMA20001xEV-DO三種形式作為主流。將繼續提升數據傳輸的速度，提高聲音傳輸的質量，更加完善對音樂、圖像、視頻等各方面數據的處理，使得通信更加人性化。
2.2網絡技術融合力度加大
就目前而言，通過網絡技術進行通信的應用方式得到了廣泛的使用，因此提高通信技術完善網絡應用效率，加強網絡融合是今后的發展趨勢。隨著IMS標準的日益完善與成熟，網絡融合將會在固定與移動領域中首先展開，并在業務層面、控制層面、接入層面和傳送層面等全面實行，使廣播電視網、電信網以及計算機通信網之間相互兼容與滲透，發揮其各自的優勢。
2.3光通信仍將穩步前行
對于ASON網絡的發展，以其標準化程度的發展之快，最終將會實現不同廠商設備的互聯、互通和互操作，同時網絡結構也會從環狀網向網狀網發展，所以網狀網物理平臺的建設及系統資源的完善和優化將成為重點，隨著ASON技術的逐步成熟，未來幾年將進入實用化階段。
三、結論
綜上所述，我國通信技術與網絡應用將會不斷發展與完善，應用領域也將會進一步拓展，使得通信技術越來越普遍、越來越來廣泛，更好的服務于人們的工作和生活。
參考文獻
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近年來，隨著無線通信、微機電系統、超大規模集成技術 (Very Large Scale Integrated circuits, VLSI )的飛速發展和日益成熟，使得現代傳感器具備了強大的感知能力和通信能力，且開啟了微型化、智能化、網絡化的發展進程，其中最具典型的代表就是無線傳感器節點（也稱傳感器節點）。 這些具有一定感知、計算和通信能力的傳感器節點分布在一個特定的區域，通過自組織的方式實時協作地監測、感知并處理網絡里的數據，再通過短距離無線通信的方式經多跳將數據傳送到匯聚節點(Sink節點)，從而形成了一個集信息感知、信息處理、信息傳送于一體的整合網絡，并稱之為無線傳感器網絡［1-2］(Wireless Sensor Networks, WSNs)。
WSNs最先在美國軍隊中得到了廣泛的應用并取得了巨大成效。美軍遠程戰場感知系統［3］ (Remotely Monitoring Battlefield Sensor System, REMBASS) 由美國L-3通信公司設計推出，能夠全天候地對地面戰場實現遠程監控，其技術功能主要是實時地探測、分類、定位、報告車輛和人等活動目標的動向。REMBASS最初即應用于上世紀70年代初的越戰，當時，美軍在北約部隊的重要交通運輸線—胡志明小道上部署了大量的傳感器節點，獲得了準確度極高的情報，取得了出眾優異的偵查效果。 2001年， DARPA提出了靈巧傳感器網絡 (Smart Sensor Web, SSW) 計劃［4］，于2001-2005財政期間實施。SSW的核心思想是在戰場上部署大量的傳感器節點以收集數據，并對原始數據加以過濾，而后將重要的信息傳送到各個數據融合中心，從而得到了一幅由大量信息集結而成的戰場全景圖。當士兵需要時，即可給其發送相關信息，由此則極大地提高了士兵對戰場態勢的感知能力。
以數據為中心的WSNs的設計目的就是將數據從網絡中傳輸到匯聚節點(Sink節點)，再進行其后相應的各級處理。因此，如何高效節能地將網絡中的數據傳輸到匯聚節點即成為WSNs研究的關鍵技術之一。但由于無線傳感器網絡的存儲、計算和通信能力都較為有限，這就給數據的傳輸帶來一定的挑戰。在傳統無線網絡里，數據傳輸一般都要經過先壓縮、后傳輸的過程。香農(Claude Shannon)于1948年發表的論文“A Mathematical Theory of Communication”當屬信息論的開山之作［5］，其在論文中指出任何信息都存在一定程度的冗余，并第一次給出了信息熵的計算公式。而數據壓縮的實質就是要消除信息中的冗余部分。通常所理解的數據壓縮是指按照一定的編碼方法，利用比未經編碼少的數據位來表示原數據的技術。數據壓縮一般包含兩個過程：壓縮和解壓縮。壓縮過程就是對原始數據采用某種算法或者編碼機制，實現以更少的數據位元來描述原數據的過程。而解壓縮過程則與壓縮相反，而是利用壓縮后得到的數據位元通過某種算法來進行壓縮數據還原的過程。解壓縮后，可根據還原得到的數據是否與原數據一樣，而將數據壓縮算法分為兩類，即有損壓縮和無損壓縮［6］。有損壓縮是指通過壓縮后的數據無法還原原始數據，因其具有較高的壓縮率(衡量壓縮性能的一個重要指標)，更常見于多媒體壓縮，如圖像、視頻等的壓縮；無損壓縮則是指通過壓縮后的數據可以完整地還原得到原始數據，只是其壓縮率要比有損壓縮方法的壓縮率低一些，因而多是用于文本文件的壓縮，比較常用的無損壓縮算法有哈夫曼編碼、算術編碼等。經過近幾十年的發展，已經研發了大量的數據壓縮算法，并且廣泛應用于各個領域。但是由于WSNs中節點計算、存儲和通信能力較為有限，使得大部分傳統數據壓縮算法很難在WSNs中獲得理想的應用，其主要原因如下：
(1)許多傳統數據壓縮算法所需內存較大，而節點的內存一般非常有限，如bzip壓縮算法所需內存為219KB，而TelosB節點的內存僅有10KB［7］；
(2)許多傳統數據壓縮算法所需計算處理能力較高，而目前許多已開發的節點(Mica系列、Telos系列節點)的CPU時鐘頻率一般卻在1~8MHz范圍內；
(3)許多傳統數據壓縮算法往往最關注算法的壓縮性能，即壓縮率，而較少論及節能，而在WSNs中，能量有效性卻是算法和協議設計的重要參數之一。
基于上述原因，近年來已有大量研究人員開展了WSNs數據壓縮算法的研究工作，主要可分為三大類：
(1)基于時間相關性的數據壓縮算法研究；
(2)基于空間相關性的數據壓縮算法研究；
(3)基于時空相關性的數據壓縮算法研究。
下面將分別介紹這三個方面的研究工作。第3期李國華：無線傳感器網絡數據壓縮技術的研究進展智能計算機與應用第4卷
1基于時間相關性的數據壓縮算法
在許多WSNs應用中，單個傳感器節點連續不斷地采集感知對象的數據(簡稱感知數據)，在短時間內，感知數據的數據值變化并不大，可將這一性質稱為WSNs數據的時間相關性；另一方面，由于WSNs中的節點多會部署在一個地理區域，這就使得相鄰節點在同一時間內采集到的感知數據值將會較為相近，這一性質則可稱為WSNs數據空間相關性。
早期的基于時間相關性的數據壓縮算法中，Jagadish［8］提出了一個動態規劃算法，通過該算法使得在給定線段條數的情況下，L2誤差達到最小化來對數據進行壓縮近似。該算法是一個最優算法，但卻是一個離線算法，并且算法時間復雜度僅為O(n2)。文獻［9］則提出Top-Down算法和Bottom-Up算法。Top-Down算法是在給定精度的前提下，自頂向下地考慮時間序列的每種可能劃分，從中選取一個最優的劃分點，再不斷地迭代下去，直到整個時間序列結束。Bottom-Up算法的主要思想卻與Top-Down算法恰好相反，起始是將整個時間序列劃分成n/2個小段(n為時間序列的長度)，而后算法不斷迭代，即合并代價最低的相鄰小段，直到滿足某個停止準則才結束。文獻［10］又提出了Cache算法，其初始是選擇第一個數據點作為近似值，如果后續的數據點在第一個數據點的ε范圍內，則將其過濾，否則即結束當前的線段，并且選擇不能過濾掉的數據點以作為新的近似值，等待后續數據點的到來。重復前面過程，直到整個時間序列結束。文獻［11］還提出了Linear filter算法，算法選擇由開始的兩個數據點連接而成的直線作為第一部分數據的近似，當新的數據點到直線的距離小于給定閾值ε時，則等待下一個新數據點的到來，否則立即結束第一部分數據的近似，而 由當前未被近似壓縮的數據點出發，開始第二部分的數據近似。Franky Kin-Pong Chan等人也提出了基于哈爾小波(Haar wavelets)的時間序列匹配算法［12］。首先，為了描述兩個時間序列的相似性，算法給出了一個相似性度量，即傳統的歐氏距離。然后，該算法對節點的時間序列進行哈爾小波變換，再利用一個滑動窗口來處理小波系數，繼而建立多維索引樹，并且還要利用相似性度量來查詢多維索引樹來確定n個最相鄰的時間序列中，序列相似度量值小于給定閾值的所有序列。對于沒有超過閾值的序列可用一個編碼表示，其余的則分別用不同編碼予以表示。需要發送的編碼后的數據多會比原數據要少，這就實現了在一定程度上消除序列中的冗余信息。文獻［13］又接著提出了一種用直線來近似時間序列的PMC-MR算法。其主要思想是，當第一個數據點到達時，將第一個數據放到第一個桶內(抽象的說法)，令最大值和最小值和第一個數據點的值相等。當第二個數據點到達時，將其與之前的最大、最小值進行比較，并且更新最大、最小值，同時計算最大、最小值之差，Max-Min，是否在給定的閾值2ε內。如果Max-Min小于2ε，即將第二個數據點放入桶內，稍后等待第三個數據點的到來，否則就要用(Max+Min)/2來近似表示當前桶內每個數據點的值，再從第三個數據點開始啟用一個新桶來裝后續數據。上述過程一直繼續，直至整個時間序列結束。該算法能保證近似值與真實值的誤差不超過ε。進一步地，文獻［14］提出了SBR算法，每個節點可同時監測多個物理量，利用該算法探索各個物理量之間的相關性，通過選定一個物理量信號作為基礎，探索該物理量與其他物理量之間的相似性，再用此基信號加上一些參數來表示其他物理量信號。文獻［15］提出了BBQ算法，算法是在用戶給定的一個誤差以及置信區間條件下，利用一個統計模型來減少數據的感知和通信開銷。相應地，文獻［16］提出了Ken算法，通過使用兩個動態概率模型，其中一個運行在匯聚節點(Sink節點)，另一個則運行在網絡里的每個節點上，在損失微小精度的前提下可通過這兩個模型來盡量減少數據的傳輸量。其他的研究還有，文獻［17］提出了ALVQ算法，就是通過歷史數據來構造一個密碼本用以探索數據的內在特性，再利用這個密碼本對其他數據進行分段線性壓縮，如此即減少了數據的傳輸量。另外，文獻［18］提出一個分段線性近似的算法，就是在給定一個誤差界限的條件下，運用一條直線來近似當前已出現但未被壓縮的數據點，直到新來一個數據點使得這個界限得以突破。其后類似地，從這個新的數據點開始再運用新的直線來近似后續的到達點。而且，文獻［19］還提出了EAQ算法，首先將原始時間序列轉換成一個特殊的時間序列描述MVA(multi-version array)，利用這個MVA的前綴，就可以恢復出誤差一定的原始時間序列的近似版本，而隨著前綴的增大，誤差將逐漸減少，由此而實現了變誤差的時間序列近似。除上述研究外，研究人員還提出了用離散傅立葉變換［20］、離散余弦變換［21］和離散小波變換［22］來進行數據壓縮的算法，這些算法均是基于時間序列的時間相關性算法。只是其計算復雜性較高，并不適用于WSNs。
2基于空間相關性的數據壓縮算法
由于節點部署多在一個地理區域，地理位置相鄰的節點在同一時間采集的數據將具有極大的相似性，為了充分利用節點的帶寬資源，減少冗余數據的傳輸，研究人員開始研究如何消除數據空間冗余。文獻［23］提出的算法主要研究了WSNs數據的空間相關性。該算法在開始一段時間內由Sink節點收集節點傳來的原始數據，然后Sink節點挖掘節點間數據的相關性，通過契比雪夫不等式確定具有數據相關性的節點。確立了相關性后，則建立了相關性模型，此后再進行數據傳輸時，只需要傳輸一個節點的原始數據，以及相關性模型的對應參數即可。文獻［24］也提出了基于貪心選擇最優路徑的算法，其主要思想類似Directed Diffusion算法［25］，不同之處僅在于不同的最優路徑的選擇準則。在該算法中，每個節點還都會向網絡發送一個路徑探尋數據包，其中記錄了從源節點至當前節點傳輸該數據包的所需能量。已存在于路徑樹中的每個節點還能夠產生一個遞增能耗數據包，該數據包即對應著每個被節點接收到的新的路徑探尋數據包，而此遞增能耗數據包卻只能沿著節點至Sink節點的方向進行發送以及更新，遞增能耗數據包經過的區域也只能被最近的節點 (即以最低能耗接收到相應路徑探索數據包的節點) 更新，能耗最少的路徑將得到記錄，由此則構造了由最近節點構成的路徑樹GIT(greedy incremental tree)。其后在最優路徑樹上探索具有空間相關性的節點，并在傳輸數據時進行數據聚集，從而就減少了數據的傳輸量。文獻［26］提出了GIST算法，其中假設節點部署在一個方形區域，每個節點均知道自己的位置信息，其后即遞歸迭代地劃分區域，并構造一棵overlay樹，樹中的每個點都代表區域內的一個點。構造結束后，Sink節點逐層向下發送數據請求，而在數據傳輸過程中，當下層非葉子節點向上層節點傳輸數據時，就要先消除數據的空間冗余后再向上傳輸。這樣一來就遞歸迭代地依次消除了空間冗余，從而減少了數據的傳輸量。文獻［27］提出了三個算法，分別是：DSC(DistributedSource coding)、 RDC (Routing Driven Compression )和 CDR(Compression Driven Routing)。這三個算法均是在數據傳輸時，將數據壓縮和路由選擇綜合起來考慮以最大限度地消除數據空間的冗余。文獻［28］提出了利用路由選擇來實現數據聯合最優編碼，從而達到消除空間冗余的目的。文獻［29］提出了數據傳輸經過中間結點時進行編碼的算法，文中提到了兩種編碼方法：外編碼(foreign coding)和自編碼(self coding)。前者中，原始數據只有在數據傳輸時經過的中間節點處進行編碼，而后者中的原始數據則可以在本節點進行編碼，只是其前提卻是必須有其他節點傳輸來的數據。文獻［30］提出了兩個算法E-Span(Energy-aware Spanning Tree)和LPT(Lifetime Preserving Tree)。其中，E-Span算法可用剩余能量最多的節點作為根節點，而其他節點則要根據自己和相鄰節點的剩余能量來確定父子關系，結構樹建立之后，數據傳輸時非葉子節點將會融合其孩子節點的數據來消除數據空間冗余，如此即實現了遞歸地往匯聚節點(Sink節 點)傳輸。LPT算法則選擇Directed Diffusion協議作為路由協議，具有剩余能量最多的節點即當選為聚集父親 (aggregating parents) 節點，并且LPT具有自我恢復的特性，通過這一特性，當出現某個節點失效或者網絡鏈路中斷的情況時，網絡的樹結構即可得到修復與重建。文獻［30］又分別給出了集中式與分布式的LPT算法，進一步通過仿真驗證了在處理同一組數據時，兩種形式的LPT算法節點的能耗較為相似，同時還驗證了LPT算法中節點的平均生命周期是高于E-Span算法中相應指標的。
3基于時空相關性的數據壓縮算法
文獻［31］提出了針對WSNs數據時空冗余的DIMENTIONS算法，DIMENTIONS先利用小波變換在節點內消除數據的時間冗余，而后在分層的網絡拓撲結構中消除數據的空間冗余。該算法的優點在于可以多分辨率提取數據特征，因此可根據實際情況獲取不同精度的數據；另外，該算法采用分布式結構及隨機簇頭產生方案，有利于平衡節點間的能耗。DIMENTIONS算法的缺點卻在于需進行多次小波變換，算法復雜度較高，同時對節點計算，存儲能力等要求也較高。文獻［32］考慮將Slepian-Wolf Coding［33］算法應用到WSNs中來消除數據的時空冗余性。文獻［34］提出了GAMPS算法。首先，該算法動態地將節點分簇，使得每個簇里的節點數據都是具有時空相關的，全部時空相關的節點就能進行聯合壓縮。而后則在給定誤差界限的條件下，于時空相關的節點里選擇一個基礎信號，當進行數據傳輸時，只需要傳輸基礎信號和相關性參數即可。又有文獻提出了一個基于小波變換的算法。算法假設節點部署在一維的直線上，等距排列，并且給所有節點進行編號，奇節點將數據發給偶節點，偶節點接收到數據后，聯合本節點的數據進行哈爾小波(Harr wavelets)變換，將得到的高頻系數按照一定的閾值壓縮后再轉發至匯聚節點(Sink節點)。同時，對偶節點重新進行奇偶排序，再進行哈爾小波變換后，又將新奇節點的低頻系數發給相鄰的新偶節點。此后即遞歸迭代地對新偶節點進行哈爾小波變換，直到最后一組哈爾小波變換后，且將最后的高頻與低頻系數傳輸給匯聚節點。文獻［35］提出了一個應用壓縮感知技術的算法，其主要思想是從源節點向匯聚節點傳輸數據的過程中，每經過一個中間節點，則加上一項中間節點的數據值與某個系數的乘積，這樣節點傳輸耗能較均衡，數據的恢復在匯聚節點進行，并通過應用壓縮感知方面的理論知識來對數據進行恢復。
4結束語
由于傳感器節點具有有限的電池能量，因此如何提高節點的能量有效性就成為無線傳感器網絡各種協議設計時必須考慮的一個重要問題。而且無線傳感器網絡是以數據為中心且數據傳輸是能量消耗的主要部分，因此，減少數據的傳輸量將極大地減少節點的能量消耗。本文從數據的時間相關性、空間相關性以及時空相關性綜述了無線傳感器網絡中的數據壓縮技術的研究進展。現有的數據壓縮算法存在的問題是：其中一部分算法對資源有限的傳感器網絡來說復雜性較高，而另一部分算法則是離線算法，因而具有較大的時延。針對這些問題，可以研究復雜度較低，具有在線特性的數據壓縮算法，此類算法對于資源有限的傳感器網絡將更為適用。
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關鍵詞：模擬，數字，制播一體，硬盤播出
阜陽電視臺于1987年建臺，在阜陽電視臺電視事業發展的近20年歷程中，播出系統經歷了手動播出到自動模擬播出，直至現在數字化硬盤播出的三個發展過程，這也充分反映出阜陽電視臺事業建設在這20年中取得了長足進步，阜陽電視臺的發展同世界的電視事業發展和電視科技的更新保持同步發展的步伐。
一、手動播出系統
建臺初期由于電視事業的發展處于起步階段，播出與發射同在一個機房，條件簡陋，播控不成系統，錄像機信號給一臺8選1切換器，切換器輸出給發射機（圖一），中間再串接一臺字幕機；錄像機信號還不能在場逆程切換，播出信號切換瞬間畫面常發生不同步現象，錄像機格式也很簡單，有VO-5630和VHS大1/2兩種格式，信號質量也很差，節目播出完全是手工操作，播出人員根據節目單將要播出的磁帶放入錄像機，找好片頭，看到上一個節目就要結束了，手動切出，由于播出人員始終處于精神緊張狀態，難免會出現播出彩條或卡掉片尾的情況，操作失誤而出現播出差錯時有發生。
（圖一）
二、自動播出系統
隨著播出節目時間的延長，節目播出量的加大，磁帶量也隨之增加，播出切換的頻度加大，人為播出失誤增加，為了克服手動播出造成的差錯，我臺于2000年4月對播出系統進行改造，購買了北京博視威公司的自動播出系統，這套系統采用日本進口的NEC公司的MA-1500自動播出切換臺，采用工業控制機控制系統，軟件采用Windows95操作系統，增加了系統的可靠性，漢化播出軟件界面友好，切換方式多樣靈活，可操作性強，同時增加了原系統所沒有的計算機與錄像機的對話功能，增加了系統報警播出提示功能，遙控采用RS-422控制接口，設備便于維護，系統保障得到了較大的提高，系統比原來的系統還增加了幀同步機、視音頻跳線盤、鍵信號及16×1應急切換器等保障安全播出的設備（圖二）。
采用自動播出設備后，啟動錄像機、切換飲音視頻開關這些規律性、精確性、即時性的操作都由計算機完成，使播出線上的勞動強度大大降低，播出人員只需把片頭找好，一切都由播控臺控制自動播出；自動播控系統的引進大大提高了我臺播出的質量，工作的可靠性、穩定性的到很大提高，播出的人為失誤也大大減少，使我臺的事業發展又上了一個臺階。
（圖二）
三、數字硬盤播出系統
自從2000年4月自動播出系統正常運作以來，自辦節目的播出時間不斷增加，每天的播出時間達35小時，其中用錄像機播出的時間為34小時，兩套節目每天播放錄像帶上百盤次，頻繁的啟動，長時間的運行給錄像機造成很大的壓力，錄像機時常出現不走帶、軋帶、播放中自停現象，由錄像機故障引起的播出事故在不斷增加，電視臺對設備的維修費用也在逐年增加，為了杜絕播出安全事故的發生和減少錄像機的磨損，同時隨著電視數字新技術的發展，電視信號編碼、壓縮技術的突破，使得系統性能價格比提高，我們認為硬盤服務器播出系統上播出線的時機已經成熟。論文格式。
我臺即著手對自動播出系統的數字化技術改造調研，進行資料收集，技術方案的論證工作，決定將硬盤服務器引入播出系統當中，雖然進口視頻服務器性能優越、穩定性強，但價格較貴，由于資金原因我臺只對國產廠家進行考察，并對以下幾家典型硬盤服務器自動播出系統進行了比較及選型。
（1）格非公司的MagiStream服務器
格非公司的MagiStream是一款將MPEG-2編碼器、解碼器結合為一體的多通道視音頻服務器，主要用于電視臺的播出系統或在演播室用作硬盤錄像機。MagiStream視頻服務器采用WIN2000作為操作系統，具有開放式軟硬件平臺和標準接口協議，系統穩定可靠，并可以與當前主流的非線性節目制作、編輯網絡互聯，符合電視臺數字化、網絡化和多頻道節目共享的發展要求，滿足電視臺對制、播一體化的要求。MagiStream視頻服務器采用格非設計的高集成度MPEG-2 Codec主板和RAID5磁盤陣列，充分保證服務器運行穩定。全面支持標準MPEG-2壓縮格式，如MPEG-2 MP@ML，1Mbps~15Mbps碼率以及MPEG-2 4:2:2P@ML，10Mbps~50Mbps碼率。論文格式。MagiStream視頻服務器最多支持4個通道的編碼/回放，同時提供5個通道的I/O，每個I/O可根據用戶的要求進行配置。MagiStream視頻服務器內置1G光纖Ethernet網絡接口和100MEthernet網絡接口，具有強大、方便的聯網功能。目前，MagiStream視頻服務器已在國內一些省市級電視臺播出系統中得到應用。
（2）合肥勵圖 服務器
精靈ClipStudio硬盤播出系統,基于廣播級視音頻MPEG2編解碼卡，自主開發單通道視頻服務器，實現電視臺數字化、網絡化硬盤播出系統。系統可實現多頻道全硬盤播出、盤帶混合播出，可與非編制作網絡系統組成制播一體網，也可實現節目的自動收錄、節目編輯合成及DVD刻錄資料存儲等。
精靈ClipS單通道視頻服務器，硬件選用高檔次服務器級主機，高速SCSI硬盤，RAID5冗余，廣播級MPEG-2視音頻編解碼卡。操作系統采用先進的中文Windows 2000平臺。
（3）蕪湖天虹銀河600六通道視頻服務器
'銀河-60'銀河-600'采用高檔工控機箱及嵌入式操作系統，并采用RAID硬盤陣列，工作安全穩定。編解碼硬件模塊全部采用進口部件，指標高、可靠性好。6個輸入/輸出通道及大容量硬盤設計，特別適合于多頻道的使用。靈活的外部控制接口，可與各種外部設備配接，也可與各類自動播出系統配接。'銀河-600'可內置100/1000M或1M光纖Enterent網絡接口,可與各類非編網絡聯網,實現制播一體化.
'銀河-600'軟件功能強大,與天虹公司的上載工作站、審片工作站、編輯工作站、播出控制工作站配合使用，可以構建完備的全硬盤播出系統或盤帶混合播出系統。
經過反復比較各家公司的設計方案，結合我臺的實際，從安全性、先進性、運行成本、軟件設計等方面權衡利弊，最后選擇了格非公司的產品。
對播出系統的數字化改造首先將硬盤服務器作為播出系統的中心設備，充分利用原有設備的基礎上進行；現階段，我臺從工作流程到技術成熟程度等還不能滿足全硬盤播出的要求，所以還要錄像帶和硬盤混合播出，既符合數字化發展方向，又兼顧到模擬設備平穩地向數字設備過渡，這樣既保證安全播出又經濟安全。論文格式。
主備硬盤服務器分別取代原系統中的兩臺錄像機，原MA－1500主控切換系統、應急切換系統、同步系統、字幕時鐘鍵控系統、技術監測系統和音頻系統等構成保持不動（圖三）。
（圖三）
四、制播實現一體化
2008年我臺對制作系統進行了改造，具備了和播出系統聯網的可能性，我臺自行設計、安裝，在新聞制作網和硬盤播出網之間建立一個高速的雙千兆網卡的FTP服務器，此服務器作為新聞制作網的網關，新聞制作網可以把制作好的25M碼流的AVI信號節目轉碼為8M的MPEG-2信號，并通過轉碼服務器和FTP協議提交給FTP服務器，硬盤播出系統的上載工作站通過FTP登陸的方式訪問FTP服務器，通過格非的上載軟件直接調用、上傳至播出服務器，然后進行打點后播出，實現了直播一體的網絡系統。（如圖四）
圖4
五、我臺播控數字化發展方向
隨著數字電視技術的發展，我臺的數字化改造在制作、播出一體化方面已基本完成，但向全臺網絡化方向發展還有一段路要走。
播出的數字化節目不能存儲，轉化后的數字節目播出后白白的刪除，不能進行數字化存儲實在可惜。
我臺數字化改造方案隨著網絡技術的發展，相信不久，圍繞硬盤播出的一個成熟的數字化制、播、存的改造方案，將會付諸實現。數字化改造的過程確實是一項系統工程。其中首要的是保證播出各項功能的完善且具有確實的安全、可靠性保障。技術設備在科學性、先進性走上一個新臺階的同時，各種規范化管理和播出中心周邊系統接口、傳送、協調等等，又給我們提出了更高的要求。這就是說，數字化不僅僅是一個設備數字化了的問題，即在數字化的鏈路中，有機地將攝、錄、編、播、發等不同功能的單元聯系在一起，使之成為一個統一的有機體并發揮其最大的效能，播出過程做到既經濟又安全，這是檢驗數字化改造成敗的標準。數字全硬盤計算機播控系統的完成，建成制播一體網是數字化改造的第一步，數字媒體資產管理、無帶化是阜陽電視臺未來事業發展規劃，我們盼望著一個嶄新的、高質量的數字化自動化播出系統展現在我們面前。
參考書目：
楊瑞生《電視播出系統的數字化進程》
劉亞平《沈陽電視臺數字播控系統介紹》
石 虎《電視臺制播存一體化整體架構及設計特點》
楊瑞生 左建平 萬健 柯翰冰《武漢電視臺播控系統的演變及當前數字化改造的思考》
