多媒體技術(shù)量化和變換編碼和預(yù)測編碼(已修改)
2025-01-27 08:22 本頁面
【正文】 本單元的內(nèi)容量化變換編碼預(yù)測編碼本單元的內(nèi)容量化變換編碼預(yù)測編碼一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示為什么要量化一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示。為什么要量化通過時間軸上采樣和幅度量化將連續(xù)信號變成離散數(shù)字信號一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示。為什么要量化通過時間軸上采樣和幅度量化將連續(xù)信號變成離散數(shù)字信號一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示。為什么要量化通過變換將信號的能量集中在少數(shù)幾個變換系數(shù)上去除信號中的相關(guān)性一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示。為什么要量化信號壓縮真正體現(xiàn)在量化階段 一個典型的信號壓縮系統(tǒng)如圖所示。為什么要量化一般先是行程編碼，然后 Huffman編碼或算術(shù)編碼進(jìn)一步提高壓縮比 216。 量化之前需要規(guī)定 量化級 ，比如 8級， 16級等216。 量化時將 取樣值 與 量化級 比較，若取樣值在某個量化級的覆蓋區(qū)間之內(nèi)，則規(guī)定它取這個量化級的代表值，我們稱其為碼字。 216。 一個量化器只能取有限多個量化級，從而量化過程不可避免地會引起量化誤差。 量化原理量化器定義 設(shè)編碼操作在 Rk上進(jìn)行， X為在 Rk上給定了概率分布函數(shù)的一個隨機向量。 x為 X的取值。 A是隨機向量取值空間，則 A的一個 N級量化器 Q={Y, }由以下三部分組成：碼本集： 對 A的分割： 由下式定義的映射： 在以上定義中，當(dāng) k 1時，所定義的是向量量化器；當(dāng) k = 1時，即為標(biāo)量量化器。 例如 ：碼本集： Y = {y1,y2,…, yN} 分割 依 Y將 R劃分為 N個子空間 R1, R2, …, RN，且 Ri的區(qū)間表示為 Ri=[xi, xi+1), i = 1, 2, …, N 產(chǎn)生的量化誤差定義為 量化器定義 量化可以分為兩類： (1) 標(biāo)量量化： 輸入信號的所有分量使用同一個量化器進(jìn)行量化，每個分量的量化都和其它分量無關(guān)，也稱為零記憶量化。 (2)矢量量化： 從碼本集合中選出最適配于輸入信號的一個碼字作為輸入信號的近似，這種方法以輸入信號與選出的碼字之間失真最小為依據(jù)。 v矢量量化與標(biāo)量量化相比有更大的數(shù)據(jù)壓縮能力。 v矢量量化也可以與其他的編碼方法一同使用。 矢量量化常常是與變換編碼相結(jié)合使用，在圖像進(jìn)行變換之后，按一定方式形成多維向量組，然后到碼本中尋找最佳碼字。 量化分類 標(biāo)量量化標(biāo)量量化 : 均勻量化 （恒定量化步長） 非均勻量化（量化步長可變）帶死區(qū)的量化： 當(dāng) 稱 為死區(qū) 均勻量化標(biāo)量量化標(biāo)量量化的輸入 /輸出特性采用階梯形函數(shù)的形式 帶死區(qū)的量化器標(biāo)量量化非帶死區(qū)的量化器輸出代表點集 Y = {y1,y2,…, yN} 存在一種最優(yōu)分割 φ依 Y將 R劃分為 N個子空間 R1, R2, …, RN，且 Ri的區(qū)間表示為 Ri=[xi, xi+1） , i = 1, 2, …, N 如果 φ是最優(yōu)的， yi是 Ri的質(zhì)心。標(biāo)量量化是將區(qū)間上的點映射為質(zhì)心的操作， 產(chǎn)生的量化誤差定義為 最優(yōu)標(biāo)量量化器定義 均方誤差為 最優(yōu)量化是使 最小，就可得如下解： （ 1）（ 2）是非線性方程組， Lloyd給出了一種迭代法，給出了數(shù)值解。當(dāng)均勻分布時，就構(gòu)成了最優(yōu)均勻標(biāo)量量化器： 最優(yōu)標(biāo)量量化 LBG算法LBG算法希望設(shè)計一個具有 K維 N碼字的碼本空間的向量量化器，給出一個初始碼本 其對應(yīng)的量化器記為 Q0若能找到一種新的碼本 其對應(yīng)的量化器記為 Q1。則稱量化器被優(yōu)化了一次。 重復(fù)這個過程我們?nèi)ふ?Y2, Y3, …, Ym1) 初始化，給定 N, ε 0，假設(shè)初始碼本及訓(xùn)練集分別為 2) 對于 ，對 訓(xùn)練集進(jìn)行劃分，將訓(xùn)練集分為3) 如果 停止，并令 為最終碼本4) 令 形成新的碼本 否則繼續(xù)。
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