數(shù)據(jù)冗余
1.什么是數(shù)據(jù)冗余
數(shù)據(jù)冗余是指同一個數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中多次重復(fù)出現(xiàn)。在文件系統(tǒng)中，由于文件之間沒有聯(lián)系，有時一個數(shù)據(jù)在多個文件中出現(xiàn)；而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則克服了文件系統(tǒng)的這種缺陷，但仍然存在數(shù)據(jù)冗余問題。[1]消除數(shù)據(jù)冗余的目的是為了避免更新時可能出現(xiàn)的問題，以便保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。[2]
2.數(shù)據(jù)冗余的類型[3]
一般而言圖像、視頻、音頻數(shù)據(jù)中存在的數(shù)據(jù)冗余類型主要有以下一些：
①空間冗余：圖像數(shù)據(jù)中所經(jīng)常出現(xiàn)的一種冗余。在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景(所謂規(guī)則是指表面是有序的而不是完全雜亂無章的排列)的表面物理特性具有相關(guān)性，數(shù)字化圖像中表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。例如一幅靜態(tài)圖像中的一大片藍(lán)天、草地，其中每個像素的數(shù)據(jù)完全相同，如果逐點存儲，就會產(chǎn)生所謂的空間冗余。完全一樣的數(shù)據(jù)當(dāng)然可以壓縮，十分接近的數(shù)據(jù)也可以壓縮，因為被壓縮的數(shù)據(jù)恢復(fù)后人眼也分辨不出與原來的圖片有什么區(qū)別，這種壓縮就是對空間冗余的壓縮。
②時間冗余：這是序列圖像(電視圖像、運動圖像)和語音數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余。在電視、動畫圖像中，在相鄰幀之間往往包含了相同的背景，只不過運動物體的位置略又變換。因此對于序列圖像中的相鄰兩幀僅記錄它們之間的差異，去掉其中重復(fù)的，稱為時間冗余的那部分信息。同樣，由于人在說話時產(chǎn)生的音頻也是連續(xù)和漸變的，因此聲音信息中也會存在時間冗余。
③結(jié)構(gòu)冗余：有些圖像從大體上看存在著非常強的紋理結(jié)構(gòu)，例如草席圖像，我們稱之為它在結(jié)構(gòu)上存在冗余。
④知識冗余：有許多圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識有相當(dāng)大的相關(guān)性。例如：人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。比如說嘴的上方有鼻子，鼻子的上方有眼睛，鼻子位于臉的中線上等等。這類規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由先驗知識和背景知識得到，稱之為知識冗余。⑤視覺冗余：是由于人體器官的不敏感性造成的。例如在高亮度下，人的視覺靈敏度下降，對灰度值的表示就可以粗糙一些。對于太強太弱的聲音，如果超出了“閾值”，人們聽覺感受也會被掩蔽。利用感官上的這些特性，也可以壓縮掉部分?jǐn)?shù)據(jù)而不被人們感知(覺察)。
⑥信息熵冗余：又可稱為編碼冗余，是指一組數(shù)據(jù)攜帶的平均信息量。正因為多媒體數(shù)據(jù)中存在著上述的各種各樣的冗余，所以多媒體數(shù)據(jù)是可以被壓縮的。針對不同的冗余，人們已經(jīng)提出各種各樣的方法實施對于多媒體數(shù)據(jù)的壓縮。
3.增加數(shù)據(jù)冗余的目的[4]
一般情況下，應(yīng)盡量減少數(shù)據(jù)冗余，保證數(shù)據(jù)的一致性，但在某些情況下，也需要適當(dāng)增加數(shù)據(jù)冗余度。
1、重復(fù)存儲或傳輸數(shù)據(jù)以防止數(shù)據(jù)的丟失。
2、對數(shù)據(jù)進行冗余性的編碼來防止數(shù)據(jù)的丟失、錯誤，并提供對錯誤數(shù)據(jù)進行反變換得到原始數(shù)據(jù)的功能。
3、為方便處理而使同一信息在不同地點有不同的表現(xiàn)形式，如一本書的不同語言的版本。
4、為了提高數(shù)據(jù)的檢索速度。