第3章數(shù)字編碼31信源編碼32信道容量33差錯控制編碼34-閱讀頁
2025-08-04 10:12本頁面
【正文】 A AB B B BB B B BB B B BB B B BB B B BC C C CC C C CC C C CD D D DC C C CC C C CC C C CA A A AA A A AD D D DD D D DD D D DD D D DD D D D 數(shù)字壓縮編碼 ? 壓縮編碼的概念 ? 幾種壓縮編碼法 ? MPEG標(biāo)準(zhǔn) 壓縮編碼的概念 一．?dāng)?shù)據(jù)壓縮 ? 數(shù)字信號有很多優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)模擬信號數(shù)字化后 ,其信號所占頻帶將大大加寬。這一帶寬變化將使數(shù)字信號失去實(shí)用價(jià)值，為此，必須使用數(shù)字壓縮技術(shù)解決上述情況?？梢哉f，數(shù)字壓縮編碼技術(shù)是數(shù)字信號實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一。 二．?dāng)?shù)據(jù)壓縮編碼分類 1．從信息論角度出發(fā)，可分為無損壓縮和有損壓縮兩大類： ? (1)無損壓縮 ? 也叫冗余度壓縮，壓縮前后其信息保持編碼或熵編碼，即壓縮解碼后的圖像和壓縮編碼前的圖像嚴(yán)格相同，沒有失真，從數(shù)學(xué)上講是一種可逆運(yùn)算。 2．從壓縮編碼算法原理上，可以把數(shù)據(jù)壓縮分類為無損、有損、混合壓縮編碼三類。 ? 有損壓縮編碼主要有預(yù)測編碼 DPCM、頻率域法（如正交變換編碼、子帶編碼等）、空間域法（如統(tǒng)計(jì)分塊編碼等）、模型法（如分形編碼、模型基編碼等）、基于重要性的編碼法（如濾波、子采樣、矢量量化等）。 ? 三．?dāng)?shù)據(jù)壓縮編碼法的指標(biāo) ? 衡量數(shù)據(jù)壓縮編碼法的主要技術(shù)指標(biāo)如下： ? (1)壓縮比：越高越好。一般來說，壓縮算法越簡單，硬件實(shí)現(xiàn)越容易，壓縮與解壓縮速度越快； ? (3)解壓縮的圖像質(zhì)量：解壓后的圖像與原是圖像越相似越好，它通常與壓縮 /解壓縮算法、系統(tǒng)硬件有關(guān)。莫爾斯碼分別用短 /長碼表示經(jīng)常出現(xiàn) /不常出現(xiàn)的字母，成功的減小了編碼后的傳碼率，被延用至今。利用莫爾斯碼的編碼思想，用短碼表示概率大的信號，而用長碼來代表概率小的信號，達(dá)到了壓縮碼率的目的。雖然每個像塊的幅度不同，但像塊內(nèi)部大部分區(qū)域的樣值幅度是很接近或相同的，只有像塊的輪廓部分圖像的幅度值可能會有較大的跳躍，但他們只占整幅圖像的很小一部分。 ? 差分脈沖編碼（ DPCM）考慮信號幅度樣值中的相關(guān)性，即前面的幅度樣值中包含有后面樣值的大部分信息，利用前面的幅度樣值來對后面的幅度樣值進(jìn)行編碼，大大降低了信號編碼的位數(shù)，使信息傳輸?shù)谋忍芈室搽S之減小。如果差值編碼中小幅度信號出現(xiàn)概率增加，由于這種信號對應(yīng)的編碼長度較大，系統(tǒng)形成的總數(shù)碼率就會進(jìn)一步減小。 ? 四 .離散余弦變換 ? 離散余弦變換 (Discrete Cosine Transform)簡稱DCT，它利用數(shù)學(xué)理中連續(xù)實(shí)對稱函數(shù)的傅里葉變換只含有余弦項(xiàng)的結(jié)論，對信號進(jìn)行壓縮編碼變換。接收端收到這些 DCT變換系數(shù)后，通過反離散余弦變換即可得到發(fā)送樣值，最后還原原始圖像或聲音等信號。 Huffman于 1952年提出這種編碼法，即完全依據(jù)字符出現(xiàn)概率來構(gòu)造異字頭的平均長度最短的碼字。 ? 從圖的左邊開始，沿著從這個消息為出發(fā)點(diǎn)的路線一直走到最右邊，將遇到的二元數(shù)字依次由最低寫到最高位所得的二元數(shù)字序列，就是最佳的二元代碼。采用 JPEG標(biāo)準(zhǔn)可以得到不同壓縮比的圖像，在圖像質(zhì)量有保證的前提下，可以將每個像素的 24bit信息量減到 1bit甚至更小。 JPEG的關(guān)鍵技術(shù)有變換編碼、量化、差分編碼、霍夫曼編碼等。 ? 二 .MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 1． MPEG標(biāo)準(zhǔn)簡介 ? MPEG(Moving Picture Expert Group)中文含義即“ 運(yùn)動圖像專家組 ” ，是專門制定多媒體領(lǐng)域內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn)的一個組織?，F(xiàn)在，一般用 MPEG表示對數(shù)字存儲媒介、電視廣播、通信等運(yùn)動圖像和伴音給出的一種通用編碼方法。 MPEG標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)幀間壓縮，壓縮率比較高，平均壓縮比可達(dá) 50： 1。 ? MPEG1(ISO/IEC 11172)是 MPEG組織于 1992年提出的第一個具有廣泛影響的多媒體國際標(biāo)準(zhǔn)，全稱 “ 基于數(shù)字存儲媒體運(yùn)動圖像和聲音的壓縮標(biāo)準(zhǔn) ” 。正是由于 MPEG1的成功制定，以VCD和 MP3為代表的 MPEG1產(chǎn)品才在世界范圍內(nèi)得以迅速普及。 ? MPEG1提供每秒 30幀 352*240分辨率的圖像，具有接近家用視頻制式（ VHS）錄像帶的質(zhì)量。 ? VCD采用的就是 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是一個面向家庭電視質(zhì)量級的視頻、音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。 ? MPEG2全稱 “ 通用的圖像和聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn) ” ，其最為引人注目的產(chǎn)品就是數(shù)字電視機(jī)頂盒與 DVD。 MPEG2適用于高要求的廣播和娛樂應(yīng)用程序，如 DSS衛(wèi)星廣播和 DVD， MPEG2是家用視頻制式（ VHS）錄像帶分辨率的兩倍。 ? MPEG4標(biāo)準(zhǔn)是超低碼率運(yùn)動圖像和語言的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，用于傳輸速率低于 64Mbps的實(shí)時圖像，在覆蓋低頻帶的同時向高頻帶發(fā)展。它更多定義的是一種格式、一種架構(gòu)，而不是具體的算法。 ? MPEG4的最大創(chuàng)新在于賦予用戶針對應(yīng)用建立系統(tǒng)的能力，而不是僅僅使用面向應(yīng)用的固定標(biāo)準(zhǔn)。 ? 借助于 MPEG4，我們第一次有可能建立個性化的視聽系統(tǒng)。通過這個標(biāo)準(zhǔn)， MPEG希望對以各種形式存儲的多媒體結(jié)構(gòu)有一個合理的描述，使用戶可以方便地根據(jù)內(nèi)容訪問多媒體信息。 ? 與此同時，正式名為 “ 多媒體框架 ” 的 MPEG21標(biāo)準(zhǔn)也于 2022年 6月開始啟動，其具體內(nèi)容正在制訂過程中。
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