數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)ppt課件-wenkub
2022-11-18 22:14:22 本頁面
【正文】 格式（ CIF ） 35 2 288 30 亮度 3 ；4: 1:1 亮度、色差 共 12 27 0 CC IR 60 1 號(hào)建議 PA L720 48 0 30 NT SC720 57 6 25 亮度 4: 2:2 亮度、色 差共 16 16 20 16 20 HD TV 亮度信號(hào) 12 80 72 0 60 60 8 36 00 分鐘數(shù)字視頻信號(hào)需要的存儲(chǔ)空間 1 7 ? 時(shí)間域壓縮 ──迅速傳輸媒體信源 ? 頻率域壓縮 ──并行開通更多業(yè)務(wù) ? 空間域壓縮 ──降低存儲(chǔ)費(fèi)用 ? 能量域壓縮 ──降低發(fā)射功率 數(shù)據(jù)壓縮的好處 8 ?壓縮比要大 ?恢復(fù)后的失真小 ?壓縮算法要簡單 、 速度快 ?壓縮能否用硬件實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)的衡量標(biāo)準(zhǔn) 9 無損壓縮 是指使用壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu) (或者叫做還原，解壓縮 )，重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與原來的數(shù)據(jù)完全相同；無損壓縮用于要求重構(gòu)的信號(hào)與原始信號(hào)完全一致的場合。 有損壓縮 是指使用壓縮后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與原來的數(shù)據(jù)有所不同，但不影響人對(duì)原始資料表達(dá)的信息造成誤解。比如語音信號(hào) X(t)。 ? 如果離散平穩(wěn)信源的輸出序列中各個(gè)變量是相互獨(dú)立的，即前一個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)不影響以后任何一個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率，則稱為 離散無記憶平穩(wěn)信源 ，否則稱為 離散有記憶平穩(wěn)信源 。(ypxpxypxpyxpyxI ??)。()。y) I(xy) )()()()。 ? 稱 H(X)為一階信息熵或者簡稱為熵 (Entropy) ? ?? ??????Xx XxxpxpxIxpXH )(l o g)()()()(18 熵（ Entropy） ? 在符號(hào)出現(xiàn)之前，熵表示符號(hào)集中的符號(hào)出現(xiàn)的平均不確定性；在符號(hào)出現(xiàn)之后，熵代表接收一個(gè)符號(hào)所獲得的平均信息量。 m為字符集中字符個(gè)數(shù)。只要 H（ X） 小于 log2m， 就存在數(shù)據(jù)壓縮的可能。 25 聯(lián)合熵與條件熵 ? 設(shè)隨機(jī)變量 X和 Y分別取值于符號(hào)表 {a1, a2, …a m}和 {b1, b2, b3, …b n} ? 定義 X與 Y的聯(lián)合熵為： ? 定義 X關(guān)于 Y的條件熵為： ? ?? ???mjnkkjkj baPbaPYXH1 1),(l o g),(),(? ?? ???mjnkkjkj baPbaPYXH1 1)|(l o g),()|(26 離散有記憶信源的冗余 )()|( XHYXH ?)()()|()(),( YHXHXYHXHYXH ????聯(lián)合熵與其可能達(dá)到的最大值之間的差值反映了該有記憶信源所含的冗余度，這種冗余是由于隨機(jī)變量序列之間的相關(guān)性造成的。 ),...,|( 121lim ??? nnnXXXXH28 熵編碼 ? 熵編碼 包括香農(nóng)－范諾編碼、霍夫曼編碼和算術(shù)編碼，其宗旨在于找到一種編碼使得平均碼長到達(dá)熵極限，基本思想就是對(duì)出現(xiàn)概率較大的符號(hào)取較短的碼長，而對(duì)出現(xiàn)概率較小的符號(hào)取較大的碼長。 （ 2）用遞歸的方法分成兩部分，使兩個(gè)部分的概率和接近于相等。假設(shè)某個(gè)字符的出現(xiàn)概率為 80%，該字符事實(shí)上只需要 log2() = 位編碼，但 Huffman 編碼一定會(huì)為其分配一位 0 或一位 1 的編碼。消息序列中元素越多，所得到的區(qū)間就越小，當(dāng)區(qū)間變小時(shí)，就需要更多的數(shù)位來表示這個(gè)區(qū)間。 二進(jìn)制算術(shù)編碼 是一種實(shí)用的編碼算法，用移位代替了乘法，使效率大大提高。 ? 行程編碼多用于黑白二值圖像的壓縮中。例如：吃葡萄不吐葡萄皮，不吃葡萄倒吐葡萄皮。 42 第一類詞典編碼 ? 第一類詞典法的想法是企圖查找正在壓縮的字符序列是否在以前輸入的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)過，然后用已經(jīng)出現(xiàn)過的字符串替代重復(fù)的部分，它的輸出僅僅是指向早期出現(xiàn)過的字符串的 “ 指針 ” 。 輸出三元符號(hào)組 ( off, len, c )。 其中 c 為下一個(gè)字符。 ? LZSS算法的思想是如果匹配串的長度比指針本身的長度長就輸出指針（匹配串長度大于等于MIN_LENGTH）， 否則就輸出真實(shí)字符。 其中 off 為窗口中匹配字符串相對(duì)窗口邊界的偏移， len 為匹配串的長度，然后將窗口向后滑動(dòng) len 個(gè)字符，繼續(xù)步驟 1。例如， PKZip, GZip, ARJ, LHArc和 ZOO等等，其差別僅僅是指針的長短和窗口的大小等有所不同。 52 LZ78算法 ? LZ78的編碼思想是不斷地從字符流中提取新的字符串 (String)， 通俗地理解為新“詞條”，然后用“代號(hào)”也就是碼字 (Code word)表示這個(gè)“詞條”。 步驟 2：當(dāng)前字符 C:=字符流中的下一個(gè)字符。 在編碼原理上， LZW與 LZ78相比有如下差別： LZW只輸出代表詞典中的字符串 (String)的碼字 (code word)。 56 LZW算法的詞典 LZW編碼器 (軟件編碼器或硬件編碼器 )就是通過管理這個(gè)詞典完成輸入與輸出之間的轉(zhuǎn)換。 步驟 3：判斷 P＋ C是否在詞典中 （ 1）如果“是”，則用 C擴(kuò)展 P， 即讓 P:=P＋ C， 返回到步驟 2。 LZW算法取得了專利，專利權(quán)的所有者是美國的一個(gè)大型計(jì)算機(jī)公司 — Unisys(優(yōu)利系統(tǒng)公司 )，除了商業(yè)軟件生產(chǎn)公司之外，可以免費(fèi)使用 LZW算法。 ? 第 n個(gè)符號(hào) Xn的熵滿足： ). . .|(. . . . . .)|()|()(
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