第4章多媒體數(shù)據(jù)壓縮與編碼技術(shù)-wenkub
2023-03-13 01:03:59 本頁(yè)面
【正文】 此，存在一個(gè)輸入、輸出速率匹配問(wèn)題。具體編碼的方法是： (1)把信源符號(hào)按其出現(xiàn)概率的大小順序排列起來(lái)； (2)把最末兩個(gè)具有最小概率的元素之概率加起來(lái)； ? ? 1212:( ) : ( ) ( ) ( )NNA a a aAPP A P a P a P a???? ????1 ( ) 1Nii Pa? ?? ? ?12: , , , rX x x xia 哈夫曼（ Huffman）編碼 (3)把該概率之和同其余概率由大到小排隊(duì)，然 后再把兩個(gè)最小概率加起來(lái)，再重新排隊(duì)； 重復(fù)步驟 ,直到最后只剩下兩個(gè)概率為止。 設(shè) 8個(gè)隨機(jī)變量具有同等概率為 1/8，則熵： 即計(jì)算出 H=3比特。如果對(duì)那些出現(xiàn)頻率高的數(shù)據(jù)用較少的位數(shù)來(lái)表示，而出現(xiàn)頻率低的數(shù)據(jù)用較多的位數(shù)來(lái)表示，這樣從總的效果來(lái)看還是節(jié)省了存儲(chǔ)空間。 常見(jiàn)的無(wú)損壓縮技術(shù)有： ? 霍夫曼編碼 ? 算術(shù)編碼 ? 行程編碼 ? 詞典編碼 編碼壓縮方法分類(lèi) 常用的一些有損壓縮技術(shù)包括： ? 預(yù)測(cè)編碼 ? 變換編碼 ? 基于模型編碼 ? 分形編碼 ? 其他編碼 編碼壓縮方法分類(lèi) 統(tǒng)計(jì)編碼 統(tǒng)計(jì)編碼屬無(wú)損編碼，它是根據(jù)消息出現(xiàn)概率的分布特性而進(jìn)行的壓縮編碼。 信道編碼器和解碼器 為了將漢明（ Hamming）編碼結(jié)果進(jìn)行解碼，信道解碼器必須為先前設(shè)立的偶校驗(yàn)的各個(gè)位字段進(jìn)行奇校驗(yàn)并檢查譯碼值。該技術(shù)基于這樣的思想，即向被編碼數(shù)據(jù)中加入足夠的位數(shù)以確保可用的碼字間變化的位數(shù)最小。 下圖 (b)中顯示的信源解碼器僅包含兩部分：一個(gè)符號(hào)解碼器和一個(gè)反向轉(zhuǎn)換器。 從原理來(lái)看主要分為三個(gè)階段，第一階段將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以減少輸入圖像中像素間冗余的數(shù)據(jù)的集合。圖像f（ x， y）輸入到編碼器中，這個(gè)編碼器可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成一組符號(hào)。 ? 是指在圖像中的兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的所有 編碼壓縮的可能性 像素值相同或相近，從而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)重復(fù)性存儲(chǔ)，這就是圖像區(qū)域的相似性冗余。例如，人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。 ? 在有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。 常見(jiàn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)冗余包括： ? 這是靜態(tài)圖像存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余。 ? 從傳送的角度來(lái)看，在信道帶寬、通信鏈路容 量一定的前提下，采用編碼壓縮技術(shù)，減少傳輸數(shù)據(jù)量，是提高通信速度的重要手段。第 4章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮與編碼技術(shù) 本章重點(diǎn)： 編碼模型 編碼壓縮方法分類(lèi) 統(tǒng)計(jì)編碼的基本原理 預(yù)測(cè)編碼的基本原理 變換編碼的基本原理 視頻編碼的基本原理 第 4章 多媒體數(shù)據(jù)壓縮與編碼技術(shù) 編碼壓縮的必要性與可能性 編碼模型 編碼壓縮方法分類(lèi) 統(tǒng)計(jì)編碼 預(yù)測(cè)編碼 變換編碼 其他編碼 視頻編碼 本章小結(jié) 編碼壓縮的必要性與可能性 編碼壓縮的必要性 編碼壓縮的可能性 編碼壓縮的必要性 ? 眾所周知，圖像量化所需數(shù)據(jù)量大。因此，更要求數(shù)據(jù)量壓縮。一幅圖像記錄了畫(huà)面上可見(jiàn)景物的顏色。例如，方格狀的地板圖案等。這類(lèi) 編碼壓縮的可能性 規(guī)律性的結(jié)構(gòu)可由先驗(yàn)知識(shí)和背景知識(shí)得到，我們稱(chēng)此類(lèi)冗余為知識(shí)冗余。 ? 有些圖像紋理盡管不嚴(yán)格服從某 —分布規(guī)律，但是它在統(tǒng)計(jì)的意義上服從該規(guī)律。在通過(guò)信道進(jìn)行傳輸之后，將經(jīng)過(guò)編碼的表達(dá)符號(hào)送入解碼器，經(jīng)過(guò)重構(gòu)后，就生成了輸出圖像。第二階段設(shè)法去除原圖象信號(hào)的相關(guān)性，例如對(duì)電視信號(hào)就可以去掉幀內(nèi)各種相關(guān)，還可以去除幀間相關(guān)。這些模塊的運(yùn)行次序與編碼器的符號(hào)編碼器和轉(zhuǎn)換模塊的操作次序相反。例如，利用Hamming碼將 3位冗余碼加到 4位字上，使得任意兩個(gè)有效碼字間的距離為 3，則所有的一位錯(cuò)誤都可以檢測(cè)出來(lái)并得到糾止。一位錯(cuò)誤由一個(gè)非零奇偶校驗(yàn)字 c4c2c1給出，這里， 編碼壓縮方法分類(lèi) 數(shù)據(jù)壓縮的目標(biāo)是去除各種冗余。統(tǒng)計(jì)編碼又可分為定長(zhǎng)碼和變長(zhǎng)碼。這種編碼思想首先由香農(nóng)（ Shannon）提出，哈夫曼后來(lái)對(duì)它提出了一種改進(jìn)的編碼方法，用這種方法得到的編碼稱(chēng)為 Huffman編碼， Huffman編碼是一種變長(zhǎng)編碼。 ? 2. Huffman編碼 Huffman編碼是 1952年由 Huffman提出的一種編碼方法。 在上述工作完畢之后，從最后兩個(gè)概率開(kāi)始逐步向前進(jìn)行編碼。解決的辦法是設(shè)置一定容量的緩沖存儲(chǔ)器。這表明在使用Huffman方法編碼時(shí)，只有當(dāng)信源概率分布很不均勻時(shí)， Huffman碼才會(huì)收到顯著的效果。然后分組、賦值，不斷反復(fù)，直到每組只有一種輸入為止。但由于計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)、處理的最小單位是“位”，因此，在一些情況下，實(shí)際壓縮比與理論壓縮比的極限相去甚遠(yuǎn)。 對(duì)一個(gè) 5符號(hào)信源 A＝ {a1， a2， a3， a2， a4}，各字符出現(xiàn)的概率和設(shè)定的取值范圍如下表： 算術(shù)編碼 為討論方便起見(jiàn)，假定有 式中 Ns為新子區(qū)間的起始位置； Fs為前子區(qū)間的起始位置， Cl當(dāng)前符號(hào)的區(qū)間左端； Ne為新子區(qū)間的結(jié)束位置； Fe為前子區(qū)間的結(jié)束位置； Cr當(dāng)前符號(hào)的區(qū)間右端； L為前子區(qū)間的長(zhǎng)度。 最后輸出的“當(dāng)前間隔”的下邊界就是該給定事件序列的算術(shù)編碼。 游程編碼（ RLC） 游程編碼是一種利用空間冗余度壓縮圖像的方法，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，也屬于統(tǒng)計(jì)編碼類(lèi)?；窘Y(jié)構(gòu)如圖 。 游程編碼一般不直接應(yīng)用于多灰度圖像，但比較適合于二值圖像的編碼。這一變換是可逆的，一一對(duì)應(yīng)的。 ? 1. 編碼算法 LZW編碼是圍繞稱(chēng)為詞典的轉(zhuǎn)換表來(lái)完成的。開(kāi)始時(shí)假設(shè)編碼詞典包含若干個(gè)已經(jīng)定義的單個(gè)碼字。 步驟 7：判斷碼字流中是否還有碼字要譯 如果“是”，就返回到步驟 4； 如果“否”，結(jié)束。每個(gè)譯碼步驟譯碼器讀一個(gè)碼字，輸出相應(yīng)的綴 符串，并把它添加到詞典中。 ? 預(yù)測(cè)編碼可分為無(wú)損預(yù)測(cè)編碼和有損預(yù)測(cè)編碼。如果預(yù)測(cè)器中預(yù)測(cè)系數(shù)是固定不變的常數(shù)，稱(chēng)之為線(xiàn)性預(yù)測(cè)。有損預(yù)測(cè)方法有多種，其中差分脈沖編碼調(diào)制（ Differential Pulse Code Modulation，簡(jiǎn)稱(chēng) DPCM），是一種具有代表性的編碼方法。 有損預(yù)測(cè)編碼 變換編碼 ? 變換編碼的基本原理 ? 離散余弦變換編碼 ? 小波變換 變換編碼的基本原理 變換編碼的原理如圖 。 ，當(dāng) u=v=0時(shí)。 ?????? ???????? ??? ? ??? ?? ?? vNyuNxvuCvEuENyxf Nu Nv 2 12cos2 12
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1