多媒体数据压缩编码技术

第3章多媒体数据压缩编码技术本章概要多媒体数据压缩编码的重要性和分类统计编码预测编码变换编码4123多媒体数据压缩编码的国际标准51.多媒体数据压缩编码的重要性和分类信息时代的重要特征是信息的数字化，数字化了的信息带来了“信息爆炸”。数字计算机面临的是数值、文字、语言、音乐、图形、动画、电视视频图像等多种媒体承载的由模拟量转化成数字量信息的吞吐、存储和传输的问题。数字化了的视频和音频信号的数量之大非常惊人。多媒体数据存在大量的冗余，通过去除那些冗余数据可以使原始数据极大地减少，因此，多媒体数据压缩编码技术就是研究如何利用多媒体数据的冗余性来减少数据量的方法。1.1重要性一页印在B5纸上的文件，若以中等分辨率（300dpi约12像素点/mm）扫描采样，其数据量约6.61MB/页，一片650MB的CD-ROM可存放98页。双通道立体声激光唱盘(CD-DA)，采样频率为44.1kHz，采样精度16位/样本，一个650MB的CD-ROM可存储约一个小时的音乐。数字音频磁带(DAT)，采样频率48kHz，采样精度16位/样本，一个650M的CD-ROM，可存约2小时的节目。1.1重要性源输入格式(sourceinputformation，SIF)，NTSC制、色彩、4:4:4采样：

--每帧数据量352×240×3=253KB --每秒数据量(位率)253×30=7.603MB/s --一片CD-ROM节目时间(650÷7.706)/60=1.42分/片国际无线电咨询委员会(internationalconsultativecommitteeforradio,ICCR)格式，PAL制、4:4:4采样：

--每帧数据量720×576×3=1.24MB --每秒数据量1.24×25=31.3MB/s

--一片CD-ROM节目时间650÷31.1=20.9秒/片1.1重要性这样大的数据量，无疑给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率以及计算机的速度都增加了极大的压力。解决这一问题，单纯用扩大存储器容量、增加通信干线的传输率的办法是不现实的。数据压缩技术是个行之有效的方法。通过数据压缩手段把信息数据量压下来，以压缩形式存储和传输，既紧缩节约了存储空间，又提高了通信干线的传输效率，同时使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。1.2可能性空间冗余

--同一景物表面上各采样点的颜色之间往往存在着空间连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体颜色的方式通常没有利用景物表面颜色的这种空间连贯性，从而产生了空间冗余。 --可以通过改变物体表面颜色的像素存储方式来利用空间连贯性，达到减少数据量的目的。1.2可能性时间冗余

--这是序列图像（电视图像、运动图像）表示中经常包含的冗余。 --序列图像一般为位于一时间轴区间内的一组连续画面，其中的相邻帧往往包含相同的背景和移动物体，只不过移动物体所在的空间位置略有不同，所以后一帧的数据与前一帧的数据有许多共同的地方，这种共同性是由于相邻帧记录了相邻时刻的同一场景画面，所以称为时间冗余。1.2可能性结构冗余

--在有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式，例如，方格状的地板图案等。我们称此为结构冗余。 --已知分布模式，可以通过某一过程生成图像。1.2可能性知识冗余

--有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构。这类规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。 --根据已有的知识，对某些图像中所包含的物体，我们可以构造其基本模型，并创建对应各种特征的图像库，进而图像的存储只需要保存一些特征参数，从而可以大大减少数据量。知识冗余是模型编码主要利用的特性。1.2可能性视觉冗余

--事实表明，人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀和非线性的。然而，在记录原始的图像数据时，通常假定视觉系统是线性和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从而产生了比理想编码（即把视觉敏感和不敏感的部分区分开来编码）更多的数据，这就是视觉冗余。--通过大量实验，发现以下视觉的非均匀特征。视觉系统对图像的亮度和色彩度的敏感性相差很大；随着亮度的增加，视觉系统对量化误差的敏感度降低；人眼的视觉系统在图像的边缘和非边缘区域分开来处理；人类的视觉系统总是把视网膜上的图像分解成若干个空间有向的频率通道后再进一步处理。1.2可能性图像区域的相同性冗余

--它是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有像素值相同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似性冗余。

--在以上的情况下，记录了一个区域中各像素的颜色值，则与其相同或相近的其他区域就不在记录其中各像素的值。--向量量化方法就是针对这种冗余性的图像压缩编码方法。1.2可能性纹理的统计冗余

--有些图像纹理尽管不严格服从某一分布规律，但是它在统计的意义上服从该规律。利用这种性质也可以减少表示图像的数据量，所以我们称之为纹理的统计冗余。

1.3多媒体数据压缩方法的分类根据质量有无损失可分为：有损失编码和无损失编码。按照骑作用域在空间域或频率域上分为：空间方法、变换方法和混合方法。根据是否自适应分为自适应性编码和非自适应性编码。一般来说，每一个编码方法都有其相应的自适应方法。1.3多媒体数据压缩方法的分类1.需3多媒撞体数耐据压城缩方桶法的壮分类脉冲阻编码戒调制--数据胳编码泊方式级之一罩。主绵要过需程是傍将话婚音、宏图像烦等模皆拟信趟号每悦隔一缓定时监间进孩行取并样，无使其辱离散就化，耍同时旱将抽供样值愉按分黑层单自位四某舍五肚人取宗整量怕化，住同时浑将抽楚样值爸按一挨组二适进制曲码来遥表示跃抽样型脉冲傲的幅攻值。预测记编码--编码裤器记扑录的普不是势样本沸的真炸实值塌，而佛是它律对预尚测值另的差涛。这舱种编界码方驰式称字为差渠值脉爬冲编椒码调挪制（DP汽CM）。浊预测侄值由括欲编市码图键像信您号的止过去眉信息樱决定商。通责常采导用线高性预抄测。已由于鲜空间剑相关仿性，心真实蛙值与榨预测扎值的洗差值冻的变蛋化范并围远宰远小丈于真泻实值弃的变谨化范居围，棒因而鼠可以画彩较位少的岗位数输来表延示。治另外墙，若缝利用锅人的冰视觉斗特性殖对差凯值进杨行非龟均匀疮量化殖，则勿会获盼得更彩高的璃压缩胞比。1.易3多媒快体数口据压县缩方目法的义分类变换北编码--其主旷要思氏想是泉利用恒图像普块内悔像素址值之临间的矮相关植性，难把图贺像变归换到妇一组裕新的血基上傍，使邪得能械量集律中在兔少数南变换槽系数熟上，绞通过诞存储脚这些执系数羞从而富达到赶压缩忠图像祸的目比的。锄在变沈换编纷码中格，由服于对衬整幅坡图进眨行变私换的例计算滔量太朵大，狮所以规一般皮把原约始图育像分锤成许肉多个程矩形最区域殖子图册像独染立进赠行变治换。馒如DC搅T变换夫。统计娱编码--最常典用的号统计菜编码铃是Hu劈燕ff联ma诱n编码下。其侧基本逼原理勺是根胞据信辉源的熄频率每进行堡编码康。对收于出财现频值率大情的符焦号用恭较少担的位牵数来怜表示膀，而亲对于醒出现泛频率容小的梢符号摩用较防多位晃数来须表示俗。这翠种方户法的钉压缩溜率取罢决符李号的纯分布雕频率斗，分役布越乐集中佩压缩星效果翅越好搁。--还有愧一种台算术售编码着方法双，也扫是统洒计编兔码。辰算术当编码律适合兰于信碍源符昂号概饭率比辨较接餐近的竞情况由。在JP帝EG的扩悄展系锦统中在，用燥算术汉编码惊代替Hu漫ff喂ma轰n编码像。1.幅3多媒返体数膝据压扎缩方其法的闸分类混合沟编码--一般冲是将再预测给编码独和变求换编悲码合箩并使网用。罚比如苍在一存个方蚂向上炎进行寻变换她，在林另一筋个方贸向上耗用DP胞CM对变统换系叛数进市行预觉测编耕码。烈或是寒对动壳态图板像二废维变披换加别上时裙间方惕向上够的DP融CM预测很。2.统计戒编码数据袍压缩杨技术鲁的理晋论基谜础是指信息绍论。篇根据榨信息欲论的短原理盼，可葡以找棚到最棕佳数闭据压浓缩编土码方楼法，乖数据稀压缩称的理炊论极萝限是信息恨熵。如果哑要求套在编劈燕码过辨程中萌不丢粗失信面息量钞，即饶要求各保存战信息致熵，卷这种息信息教保持绒编码妇又叫津做熵引保存驻编码逃，或哈者熵编驾码。熵轨编码炕是无押失真每数据侵压缩钻，用垄这种丛编码火结果严经解掉码后幸可无通失真选的恢休复出执原图旺像。当考忌虑到田人眼亡对失仗真不规易觉狂察的屿生理胆特征绒时，习有些葵图像然编码畜不严购格要届求熵价保存区，信柔息可留允许谱部分敞失真铸以换块取高劈燕的数袋据压帮缩比伐，这帜种编限码是箱有失父真压做缩，滴通常核运动盗图像策的数只据压肢缩是痒有失赵真编士码，惯这就想是著赵名的香农摸（Sh里an旺no小n）率旧失真畜理论，即膏信息芦编码样率与肥允许酒的失午真关拿系的慰理论禁。根据育信源培符号遣出现剂概率求的分耀布特粘性而相进行呜的压帜缩编眼码。捡熵编弓码是搭无失倾真数旧据压消缩编于码，毛在编洽码过称程中堂不丢跟失信维息量谎，熵玻编码江是建术立在厘随机荒过程滋的统垒计特妈性基静础上汤的。在信挡息论讨中，闲熵被创用来吴衡量夸一个插随机饱变量土出现驰的期怎望值解。它涌代表魔了在顿被接自收之茶前，系信号拆传输厨过程歪中损漫失的花信息拉量，壁又被模称为附信息栏熵。兰信息棚熵也咏称信召源熵县、平稿均自妇信息菜量。2.坡1统计脾编码宏原理信息姓编码湖器模挡型其中淋：X是消仪息集击，由座几个乐信号释单元xj构成(j=1渔,2养,…忘,n她)Z是输偏出集洁，由弓几个感码字zj构成(j=1跳,2狱,…禁,n歼)，zj与xj一一争对应代。Am是符厘号集题，由m个码宴元ai构成(i膜=1嫩,2胶,…然,m床)，符卧号集健中的升码元瘦组成羽输出测码字喇。编码器信源（消息集）编码输出集（接收端）符号集当信座源发胜出某找个随水机事旗件（胖消息邻）xj后，翻接收志端收宜到一病个相孩应的单码字zj，从族数量疮上说秆，所锄收到袜的码手字中售包含帖多大毅的信旦息量屿，或典者说朝多少共有用色的信葛息呢角？2.地1统计偷编码刘原理信息众是用教不确高定性益的量拌度定尼义的艇。一撕个消收息的膀可能及性越评小，嫁其信毒息越匙多；递而消投息的绝可能慕性越聋大，慨则其松信息凤越少播。在数胆学上府，所焰传输饿的消据息是处其出匙现概呢率的右单调其下降贼函数。所谓信息浩量是指觉从N个相概等可廉能事贤件中替选出蓝一个镜时间酒所需欢要信失息量屯或含克量，搭也就旺是在律辨识N个事抽件中胡特定躲的一还个事悲件的狭过程顿中需隆要提脊问“畜是或辅否”享的最纹少次辟数。2.富1统计谱编码狮原理2.叛1统计炊编码拼原理例子获：要篇从1~讨64个数查中选协定某劈燕一个可数，半不论去回答纸是或坐否都告消去词了半烛数的竿可能戏事件邮，这旗样继劫续问雕下去绿，只陡要提融问6次这则类问滩题，返就能孟从64个数查中选以定某墙一个犯。这露是因毛为每顶提问亚一次满都会曾得到1比特菜的信播息量肃。因此昼，在64个数侨中选鸟定某识一个此数所翼需要慎的信妻息量假是设从N个数迎中选墨定任可一个而数x的概骗率为p(x御)，假镰定选级定任姐意一欠个数麻的概麦率都蓄相等伟，即p(x梁)=孤1/姿N，因惜此信僻息量宝为2.饿1统计绒编码佛原理信息恭论定嫌义了烈一种芦度量继信息肉量的垂方法艺：其中懒，P(昏xj)是信筝源X发出xj的先塘验概美率。I(骡xj)的含浮义是蒜，信闭源X发出xj这个饼消息犹（随冻机事狡件）收后，裤接收幸端收逮到信叠息量龙的量坛度；捡或者炮说接妄收端絮可能份收到遥信源啄发出陕的是念哪一亮个随奋机事舱件的符不确誓定性底。当随圾机事砍件xj发生砍的先统验概惧率P(膊xj)大时金，I(侮xj)小，体那么什这件钞事发口生的藏可能杂性大复，不萍确定稍性小谎，信晚息量堵少。曲反之掠，人鸣们没乱有估斩计到寄的事探件，技一旦请发生住，I(童xj)大，灿包含园的信尾息量痛很大遥，即也所谓旱爆炸钢性新践闻。I(温xj)称xj发生盐后的程自信法息量居，它绕也是棍一个掠随机盏变量勒。2.鞭1统计物编码呢原理信源X发出锹的xj(j翼=1龟,2假,…逃,n近)，共n个随支机事矛件的沉自信饼息统惹计平咐均（跟求数何学期静望）捏，即H(患X)在信译息论揉中称凯为信衫源X的“役熵”斥，它返的含站义是疏信源X发出市任意絮个随央机变欧量的伐平均蜂信息找量。--当α取2时，H(话X)的单龄位为望比特(b墨it邪)；--当α取e时，H(那X)的单郊位为绞奈特(N牵et左);--图像懒编码假中，α取2.2.哑1统计如编码虚原理熵的问范围在编貌码中驼用熵逗值衡庄量是导否为突最佳专编码控。若欧以缓表通示编会码器全输出使码字有的平杜均长勿度，贷则当朽有响冗余摊，不短是最婆佳；当折不帝可能组；当辟最慨佳编躬码（凝稍大渔于嚷）熵值梯是平逆均码抚长拾的脑下限。2.胞1统计堤编码境原理熵的厚计算嫁。例：1.若n=五8，所桶有随漏机事厌件等底概率撕发生致，则万求熵歼。2.若n=喂8，其盏中某枯一事条件必迁然发仪生，微其他柔事件烘不发馋生，刑求熵兼。解：1.p(x1)=p(x2)=p(x3)=p(x4)=p(x5)=p(x6)=p(x7)=p(x8)=铅1/市82.p(x1)=1,鸽p(x2)=p(x3)=p(x4)=p(x5)=p(x6)=p(x7)=p(x8)=凤0等概筛率事应件的指熵最衔大。2.逢2霍夫染曼(H招uf油fm李an胃)编码最佳险编码现定理定理：在饿变字乱长码年中，窝对于捏出现挤概率衰大的歌信息侍符号昆编以招短字植长的料码，剂对于黑出现今概率尤小的勒信息肺符号膨编以爸长字里长的众码，趟如果血码字威长度闭严格纷按照芬符号粥概率匀的大浇小的熊相反难顺序眼排列付，则公平均唱码字清长度戏一定圈小于礼按任倘何其橡他符福号顺熊序排御列方缺式得垄到的胆码字因长度值。2.柿2霍夫健曼(H现uf邮fm遣an幕)编码Hu而ff绢ma捐n编码象方法突问世聚于19豆52年，讯广泛徐应用洞于各普种数装据压获缩技思术中铲，且伟仍不干失为骗熵编视码中估的最雄佳编垮码方疯法。Hu童ff她ma僚n编码恩方法慎就是舰利用雪了最贺佳编太码定求理，亮把信梁源符水号按峡概率堵大小雅顺序疏排列竟，并漫设法执按逆捐次序查分配份码字净的长四度。2.化2霍夫磁曼(H姐uf周fm叮an尊)编码Hu加ff落ma快n编码哑的具解体步痰骤如惧下：概率拨统计子（如握对一薪幅图锁像，怖或m幅同雨种类梳型图躲像作蠢灰度货信号惠统计欢），复得到n个不绳同概盼率的刑信息娃符号逗；将n个信难源信坏息符恳号的n个概蒜率，挑按概徒率大据小排崇列；将n个概愧率中瓦，最俊后两艺个小班概率乓相加挣，这午是概城率个岭数减锈为n-谨1个；将n-烈1个概粒率，黑按大纯小重躲新排研序；重复3，将哲新排蠢序后负的最赚后两桃个小爹概率笼再相每加，浇相加凡和与冈其余犁概率乎再排晨序；如此疑反复搬重复n-们2次，当得到言只剩姜两个交概率旺序列泪；以二威进制减码元(0塑,1梢)赋值姜，构冒成霍芹夫曼龟码字并。编码坝结束盘。2.霉2霍夫克曼(H速uf脆fm回an债)编码Hu续ff凯ma歼n编码香举例Xx1x2x3x4x5x6x7x8P(X)0.200.190.180.170.150.100.0050.005信源X的符揉号及粱其概支率：编码走过程附：x10.拔20x20.筒19x30.飘18x40.疑17x50.沟15x60.清10x70.狗00宫5x80.来00熊5100.01100.11100.26100.35100.39100.61101编码隶结果磨：010011博111仅010企110炉0110政00稼110神00掘0符号x1x2x3x4x5x6x7x8码字(Wi)w1＝01w2＝00w3＝111w4＝110w5＝101w6＝1001w7＝10001w8＝10000

码长22333455编码大结果往：平均知码长碗：熵：2.秩2霍夫拖曼(H氏uf迹fm瓶an幻玉)编码例：筋设一邪组信错源符旨号为{X染1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8男}，这片些符两号出秀现的骨概率坊分别丽为{0混.4辜0，0.循18，0.铸10，0.诉10，0.铃07，0.厦06，0.雾05，0.纯04宅}，求刚它们奖的Hu日ff贝ma辟n编码霞。上述恒编码茫的平省均码绞子长寸度：R==0肯.4遭0×赴1衡+榜0.杰18栽×3污+婚0打.1佩0×始3绣+挎0.止10订×4吐+是0互.0铸7×递4扛+粮0.竟06首×4搬+买0搞.0缓5×从5吸+苹0.纯04存×5兄=倒2及.6香10.04X80.060.05X70.090.070.06X60.100.100.090.07X50.180.130.100.100.10X40.230.190.180.130.100.10X30.40.370.230.190.180.180.18X21.00.60.400.400.400.400.400.40X1概率信息符号第七步第六步第五步第四步第三步第二步第一步输入输入01010101010101码字码长11

0013

0113

00004

01004

01014

000105

0001152.敌2霍夫辱曼(H循uf翠fm吨an放)编码如果上表中，首次对缩减信源最后两个概率最小的符号用码符号标记为0,1时，也可反过来标记为1,0，则可得到另一组霍夫曼码。上述肾过程走的等阁价编席码树班：w7w801w60101w5w3w40101w1w20101注意渣：霍夫肿曼编的码的距特点：形成烟的编盆码不凑是惟昼一的尾，但演他们维的平栏均码扫长是淹相同伐的，作不存成在本绝质上装的区因别。对不酿同信绸源的陷编码健效率新不同娃。当朴信源宪概率蒙为2的负撞幂次待方时博，效放率最志高。淡当信平源概山率相禁等时市，效趁率最科低。编码眯后，殊形成固一个Hu扛ff隆ma苍n编码长表，零解码俭时必孝须参鼠照该仪表，逼该表闪在存辞储和包传输液时都普会占禾有一族定的贼空间姿和信味道。2.袍2霍夫毕曼(H今uf揭fm励an曲)编码2.孤3行程葱编码由字郑符（伤或信减号采搁样值担）构奔成的站数据匠流中嫌相同娘的字运符（船或字执符串善）会浩连续歇重复致出现席，连撒续出喊现的宝次数足称为游程倒长度RL惜(R吸un息L家en边gt北h)。行程垮编码(R孟un锋L旬en同gt驰h宽Co策di柿ng尝,傍RL宽C)将重准复的岁数据消值序痰列（获或称亿为“卧流”猴）用沃重复念次数捧和单珠个数怨据值令来代扇替。抚行程锅编码陪又称婶“运啦行长纷度编油码”候或“粮游程阵编码挽”。2.扣3行程暮编码在实际际应宴用中赛，有切多种傻形式涂的RL芹C编码稻。使用捞指示索符的斜行程短编码例如姿：字孟符串闻“RT稀SA寨AA能AE尊EE确EE预QQ舍BB访B”其穿行程搂编码扎字符碧串为绣“*1R*1T*1S*4A*5E*2Q*3B”从编偷码中恋看出承，一越个RL南C编码辣串的时长度陆为3，所火以，孝只有物当RL找>3时数舞据压蚂缩才英有意未义。不使皮用指纽奉示符重的行黑程编咽码不使先用指赢示符堤的行扑程编属码仅乞用出结现的筝字符欠和其拳连续旧重复勉的次吊数表该示这忧串字代符。例如嚼：字侧符串赤“88堂88艺88围85围55惠55肢52取22授22冤44拉40迎00间00携00说00雄9”其营行程墙编码留序列怕为“87佛56谱25申43忘09求91”压缩指示符重复的字符重复次数2.售3行程虎编码在对询图像汪数据准进行桂编码茂时，童沿一嫌定方角向排异列的枝具有颗相同积灰度潜值的角像素盆可看壮成是成连续亡符号烫，使阳用行悠程编杀码，想可大危幅度圆减少挖数据升量。行程般编码盛分为浮定长项行程辣编码从和不柜定长蓝行程伯编码逢两种六类型慢。行程唱编码冻的压父缩比英与数舱据流键中字朗符重狭复出霞现的洞概率即及长毫度有缸关。摩在数霞据中陈字符这重复春出现秀次数研相同简的情勾况下隔，重魔复字各符串菠的平划均长本度越格长，川压缩鸣比就灰越高歼；在伤重复绕字串赢的平龙均长填度相模同的淹情况读下，目重复雪字符呀出现炎的次梁数越私多，阔压缩赢比也挖越高捎。2.猾4算术室编码算术纤编码(A剃ri昆th杂me独ti简c丘Co颗di究ng趟,自AC苦)是20世纪60年代雪由P.挤E鹿li肤as提出俗的，婆其基摧本原挎理是思将编闸码的脉消息弓表示西成实叙数0~崇1之间跑的一价个间辜隔，匠取间于隔中你的一岂个数刮表示洒消息膏。消什息越葱长，饶编码岛表示亲它的似间隔宾就越膛小，能表示类这一克间隔乒所需能的二惰进制晃位数绢就越嗓多。2.岩4算术桂编码算术事编码抛的具杨体步瞎骤如顾下：编码系器在咬开始愤时将筝“当迈前间塔隔”娱设置凭为[0，1)；根据错信源穗符号坊的概探率，轧将“暮当前己间隔表”分孤为子币间隔搭，每透个符伪号一牙个子中间隔苍，子央间隔揉大小奇为信物源符季号的希概率梢；根据透信源良符号辆序列汗，编织码器轿选择锐子间邪隔对架应于经下一殃个符的号，宽并使芒它成榴为新障的“次当前别间隔拢”，筹编码炉将“御当前诉间隔特”分沈为子阻间隔蕉，子同间隔贡的大少小与并下一型个符篮号的盛概率快成比禽例；重复眯步骤3，直德到符确号序亿列的慎最后牧一位梨，消怜息的垮编码悠输出泻可以风是最绸后一收个间己隔中案的任华意数舒。编码识结束醋。例：仿采用晃固定侨模式砖符号缎概率轮分配师如下护：字符:晚a牧e膛i串o截u概率:旬0涌.2炭0.其3松0.边1练0.熄2楼0形.2范围:［0,折0.敢2)［0.跃2,命0.违5)［0.主5,劈燕0.志6)［0.磁6,拜0.劣8)［0.睡8,喊1.厚0)编码微数据拉串为ea傻i编码堤结果璃用[0熊.2调3,而0睛.2蹈36译)表示随数据仅串ea遮i。字符:槽a毛e屯i崭o畅u概率:扭0衡.2僵0.挥3告0兰.1术0.烈2贸0鲁.2范围:［0,英0.千2)［0.因2,尚0.竭5)［0.辛5,夜0.统6)［0.挑6,部0.涛8)［0.咳8,午1.讨0)1e0.5ea0.26

0.2360.80.60.50.20uoieauoieauoieauoiea

0.2

0.2

0.23eai具体法编码讽过程遣：初始hi挺gh雀=峡1惧,l吗ow补=济0盟,r炉an确ge归=握hi懒gh盾-l滔ow瓣,每个蒸字符暖编码民后新涨的lo拼w1和hi犁gh步1按以艳下公感式计凭算：Lo链w1曾=袋l稍ow僵+灾r辫an窄ge倍×泄r辩an代ge缴lo对whi闷gh康1锣=亲l周ow西+象r惰an当ge更×物r株an散ge狐hi捷gh（1）对e进行踩编码位，此唉时ra穿ng障el著ow际=政0遥.2，ra听ng清eh刑ig喘h店=除0.彼5，因谨此：Lo敏w1惯=故0头+岗1它×若0沫.2悄=撒0米.2Hi启gh甩1犯=康0杆+完1吹×渣0.拿5徒=同0.冲5Ra估ng贱e本=伙hi阵gh见1驳–络lo坏w1震=软0困.3此时呜，得山到e的范宫围为[0划.2，0.郊5)（2）再孕对a编码歉，使就用新供的生露成范耗围[0逃.2，0.登5)，a的ra事ng卡el艰ow助=石0，ra层ng志eh软ig睁h塘=意0.渐2，因絮此：Lo肃w1窝=惰0顺.2两+购0标.3部×千0刑=领0斜.2Hi孩gh骂1伪=菊0.川2趴+滨0.振3艘×戒0.昼2料=大0.济26Ra魄ng栋e脊=耗hi互gh质1盛–剂lo瓣w1英=腥0伪.0甘6此时梯，得磨到的洗范围轧为[0惧.2，0.畅26践)（3）最后全，对i编码宴，使损用新拣范围[0炉.2，0.练26拦)，i的ra盐ng波el示ow驶=洪0但.5，ra桨ng讨eh杆ig烈h载=蛙0.决6，因服此：Lo彩w1尿=两0饥.2馆+冰0喉.0狂6期×踏0.戏5歉=基0.祖23Hi纷gh灭1罩=亏0.慈2兰+泛0.创06击×钓0阻.6眨=塌0脉.2然36此时是，得驼到最馒终的戒范围槽为[0质.2跃3，0.远23座6)，我智们用民这个夫范围俭来表娘示数宴据串ea宝i。例：历如上在例题谱中，策如果小解码偿器知画道最贼后范耍围是[0绪.2淋3,愚0廉.2联36厚)，它用马上尝可解蔬得一冈个字赢符为e，然腊后依绝次得当到唯帆一解a、i，最移终得素到ea喝i。具体源解码既过程沙如下泳：（1）由崖最终仍的范著围[0筒.2也3,塔0厅.2乐36毯)，对筛照题引目可德以看宣到此般范围索包含都在e的范世围内偿，所洋以可讽以解哄得一邪个字洞符e。（2）根贡据公址式，e的lo旷w性=缓0.吃2，hi息gh栽=搏0刷.5，ra购ng功e锣=吴0.哗5颂–厕0.俗2搁=败0.鹊3，解挖码第滑二个常字符[r禾an花ge叶lo痒w，ra悄ng证eh悔ig择h）0.兽23垫=透0中.2皇+牺0沸.3裕×螺r腿an演ge招lo锤w则ra滩ng舰el紫ow氏=榴0唯.10.饰23节6绘=侨0.药2慌+扫0.缩慧3虎×径ra无ng予eh惰ig倒h则ra巷ng棚eh冤ig汇h蚕=英0.毁12由范沈围[0气.1，0.冻12）可退知是搜字符a。（3）此时捷范围把为[0劳.1，0.伟12），碗根据舒公式蜻，a的lo尖w磨=波0，hi蜘gh帝=攀0勉.2，ra彩ng裕e急=葬0.营2铅–容0增=亏0.涌2，解孤码第咳三个敏字符[r悲an吃ge装lo肺w，ra敏ng啦eh飞ig峰h）0.征1僻=疾0喷+塑0.茂2×些r私an穗ge层lo巨w则ra电ng所el犹ow宾=失0需.50.余12猴=饥0的+织0出.2储×眯r盗an欠ge恩hi求gh则ra魂ng爸eh脸ig埋h烛=岔0.荒6由范故围[0崭.5，0.携6）可抖知是趋字符i。至此科，全尼部解前码可幻玉知范惩围[0虽.2猪3，0.睁23曾6）表尝示字展符串ea尾i。2.剥4算术惑编码算术犯编码猪举例信源溉符号杠，概轿率和溪初始粘编码里间隔冤：符号ABCD概率0.10.40.20.3初始编码间隔[0,0.1)[0.1,0.5)[0.5,0.7)[0.7,1]如果剂二进字制消仅息序婚列的步输入现为：CA拘DA偷CD恰B则编乐码过陶程：信源削符号111001000.玩5C输入01A0.子70.稍520.揉5D0.芳520.病51嫩4A0.背51可460.衔51响4C0.泽51嚷44宪20.婚51蜡43D0.卵51带44抖20.柿51或43北840.时51碌44锅020.呢51说43涌87艺6B输出个为期计间任侵意数2.哪4算术恐编码上述刺编码怜过程寇可由立下表芒详细菠说明兽：步骤输入符号编码间隔编码判决1C[0.5,0.7]符号的间隔范围[0.5,0.7]2A[0.5,0.52][0.5,0.7]间隔的第1个1/103D[0.514,0.52][0.5,0.52]间隔的最后3个1/104A[0.514,0.5146][0.514,0.52]间隔的第1个1/105C[0.5143,0.51442][0.514,0.5146]间隔从第5个1/10开始的2个1/106D[0.514384,0.51442][0.5143,0.51442]间隔的最后3个1/107B[0.5143876,0.514402][0.514384,0.51442]间隔从第1个1/10开始的4个1/108从[0.5143876,0.514402]中选择一个数作为输出：0.51438762.砌4算术焰编码解码醋过程月可由晴下表晒详细妹说明着：步骤间隔译码符号译码判决1[0.5,0.7]C0.51439在间隔[0.5,0.7)2[0.5,0.52]A0.51439在间隔[0.5,0.7)的第1个1/103[0.514,0.52]D0.51439在间隔[0.5,0.52)的第7个1/104[0.514,0.5146]A0.51439在间隔[0.514,0.52]的第1个1/105[0.5143,0.51442]C0.51439在间隔[0.514,0.5146]的第5个1/106[0.514384,0.51442]D0.51439在间隔[0.5143,0.51442]的第7个1/107[0.51439,0.5143948]B0.51439在间隔[0.51439,0.5143948]的第1个1/108译码的消息：CADACDB算术是编码娃的特艳点：算术通编码拼有基鞭于概出率统浴计的龙固定蓬模式货，也章有相旦对灵择活的懒自适灭应模很式。遣所谓粥自适砍应模易式的穗工作绑方式逼是：装为各辉个符砖号设她定相咸同的圾概率型初始竿值，鬼然后芝根据故出现露的符哭号做册相应逼的改币变。何自适哑应模哥式适造用于刘不进馋行概介率统血计的概场合伶。当信王号源套符号设的出也现概喝率接大近时万，算疏术编滨码的材效率捡高于攀霍夫跑曼编冬码。算术违编码荐的实反现相懒应地郑比霍杏夫曼弃编码煮复杂弟，但滋在图仗像测饶试中威表明制，算袍术编趟码效妨率比沫霍夫打曼编尿码效柜率高5％左呈右。2.稿4算术求编码2.枣5沟LZ吧W编码LZ偏W(维Le们mp坏el遇Z商iv震W贯el倒ch张)压缩省编码屯是一庆种字中典式把无损顾压缩淹编码延，主党要用亚于图猪像数熟据的殊压缩疏。LZ闹W压缩动技术哪把数啄据流勒中复词杂的株数据狮用简杜单的骨代码手来表世示，授并把疯代码吓和数碎据的月对应闪关系瓜建立士一个忘转换记表，近又叫必“字敬符串疤表”意。压贺缩过宜程中目生成宁的转络换表弊，记预录了导代码摔和数排据的临对应喘关系国，并捐且只链用于惠压缩辨过程惩。在混解压竞过程宇中，LZ晒W压缩喉编码篮会生些成另签一个载用于仙解压解缩的良转换菜表，宁该表技与压详缩时锯产生枯的转胳换表休完全述相同伞，数跟据以毛严格袖对应棒的无锣损方维式被控还原控。2.哥5如LZ锤W编码LZ宵W编码醒的具文体步轻骤如绿下：开始定时的摊词典装（转婚换表井）包消括所蛾有可惩能的沉词根(R钻oo抖t)，即戏基本气符号汉的编桐码，经而当圈前前橡缀P是空给的；当前冻字符C=字符坡流中障的下矿一个填字符伐；判断呜“前仇缀-当前雹字符找”串P+灰C是否撇在词乌典中界：如果征“是然”：P=沟P+迈C；//堆P+绝C作为每新的蜘前缀如果赖“否蕉”：把代朝表当拍前前央缀P的码摩字输读出到消码字溉流；//输出姻前缀P的代毯码把“宏前缀-当前锦字符兔”串P+录C添加浩到词圾典中蚁；令P=伏C。//当前刑字符C成为邻新的夺前缀耽并编将码判断旅输入匠字符练流中奶是否令还有盒码字壤要译炒：如果协“是永”，听就返扮回到2；如果翁“否恭”：把代虫表当夫前前畜缀P的码亮字输诸入到针码字孩流；结束倍。编码谦结束读。2.际5治LZ择W编码LZ向W编码唤的特替点：LZ市W压缩赤技术逐的处好理过签程比革较复脉杂，商该过捐程完荒全可津逆，穷对于禁简单迁图像华和平斜滑且刃噪声哀小的饿信号革源具醒有较牵高的速压缩蜘比，疤并且躺有较霉高的巨压缩拍和解钱压缩关速度嫁；LZ绪W压缩办技术粪对于粥可预懒测性嫩不大扔的数晨据具躲有较滔好的岛处理互效果泊，常码用于GI珍F格式映的图煌像压耗缩，率其平岔均压滩缩比款在2:津1以上梁，最毙高压步缩比赴可达3:勾1。除用那于图歌像数耻据处枯理以胀外，LZ忌W压缩研技术阵还被牧用于社文本挎程序挠等数谈据压欺缩领性域。类对于潮数据愤流中士连续暂重复悠出现杯的字桨节和意字串侦，LZ宴W压缩边技术管具有俯很高夹的压徐缩比吨。PC暑M编码截是等技长二招进制慢码，调其编让码率岔不够黑小，掀比如汉，对糟于25把6级灰报度的怪黑白酿图像消，每鱼像素绪需8位；值对于渐彩色怜图像锤，每勿像素父需24位。佣所以搞直接姓以PC袋M编码萌、存这储或坟传送滤数字震图像割，其积总数今据量尊还是怪太庞挽大，鹊无法遮实现撕，因傲此需骂要采峡用更盈高压枯缩比牌的压中缩编气码方粗法。核预测伞编码桥方法驳是一竿种较供为实母用广韵泛采而用一情种压裕缩编百码方泻法。3.预测号编码预测洗编码心（Pr荐ed重ic寄ti素ve匹C米od梢in康g）是茅统计恒冗余应数据竿压缩扣理论剩的三聋个重葬要分煮支之菊一，嗓它的保理论疗基础监是现务代统际计学蓬和控米制论塑。预测服编码吴主要南是减眯少了筹数据妹在时拢间和姓空间托上的砍相关匆性，淡因而踩对于梁时间母序列傅数据赶有着来广泛鸽的应写用价沙值。李在数氧字通盼信系志统中响，例光如语蛮音的确分析饭与合送成，血图像顷的编爪码与券解码酸，预块测编谢码已控得到垦了广国泛的以实际或应用销。3.预测碌编码预测秩编码桂是根令据某主一模惩型利住用以童往的赵样本赶值对叮于新到样本飞值进汁行预璃测，祝然后长将样慎本的榴实际兰值与叠预测具值相败减得含到一摧个误键差值赌，对券这一遮误差客值进丈行编叶码。轧如果纵模型照足够拥好且锐样本跑序列府在时冰间上缴相关柿性较践强，雅那么买误差慕信号嫂的幅押度将真远远拘小于嘱原始丈信号披，从蛋而可帐以用妨较少呜的电责平类妄对其扮差值卫量化蓬得到新较大慈的数班据压士缩结迎果。预测娘编码秀方法储原理：从家相邻樱像素堆之间选有强毒的相胃关性奔特点包考虑后的。丈比如粉当前慕像素册的灰直度或贫颜色童信号怀，数夹值上赤与其但相邻荐像素予总是史比较间接近享，除湾非处圾于边耀界状江态。林那么橡，当截前像钳素的功灰度教或颜摧色信剧号的单数值踢，可叔用前掩面一斑出现画的像仿素的匹值，事进行衔预测幻玉（估蒙计）峰，得距到一适个预赖测值井（估邪计值晓）将雷实际郑值与外预测鸭值求具差，转对这誓个差尊值信勾号进毫行编纳码、巨传送益，这盼种编伍码方毁法称决为预感测编恐码方推法。3.钥1.臣1羽DP臭CM的基赴本原病理线性杀预测吉编码纽奉方法撇，也完称差轮值脉铲冲编蛮码调辈制法(D者if滤fe旦re薪nt象P德ul侮se爱C跌od蔑e洗Mo稼du田la纵ti寄on絮,窜DP纯CM旱)。--一幅教二维吩静止薄图像渣，设舍空间缎坐标像素木点的狂实际痕灰度网为,是根让据以呈前已声出现乏的像竖素点爱的灰钻度对灯该点病的预荐测灰愤度，锡也称烧预测缸值或纳估计题值。家计算膨预测否值的捷像素厦，可熔以是过同一马扫描喷行的悉前几枣个像始素，堂或者飘是前借几行订上的乖像素溜，甚浸至是恨前几久帧的膨相邻喝像素训。实冠际值泊和预岛测值片之间威的差末值，伴以下衰式表索示：将此扎差值瓶定义亮为预辛测误获差。或由于修图像捧像素曲之间牢有极冷强的黑相关奇性，矿所以毕这个霉预测刑误差纲是很搅小的药。编业码时罪，不罩是对并像素播点的滚实际专灰度坏进率行编膏码，队而是连对预帜测误鞠差信炕号伤进坏行量散化、盯编码五、发艰送，嫌由此刊而得胀名为免差值唱脉冲树编码趴调制饿法。3.眨1.饥1但DP幸CM的基元本原约理DP锤CM系统及包括颗发送蓄、接下收和置信道神传输3个部可分。--发送渠端由栏编码泽器、祖量化齐器、鸟预测荐器和淘加减尤法器峡组成星；--接收快端包填括解佳码器茅和预趁测器纹等；--信道谱传送于以虚介线表淋示。DP巾CM系统物具有魂结构恢简单熊，容轮易用逐硬件活实现翁（接话收端艘的预刮测器苗和发券送端施的预纲测器圆完全珠相同营）的俯优点架。3.境1.叔2最佳杜线性棵预测如图号为像鄙素竟的预方测域崖图，曲途中帐标出漠像竖素的3个相顺邻像占素，丑由先疑前（耀同行蓬一点弃，上现一行腔两点蓬）三疾点预棋测，拼定义电为构成钩三阶察预测刚器。其中马，a1，a2，a3称预划测系劲数，敬都是宗待定胳参数肤。如涂果预喇测器独中预炊测系捕数是盈固定技不变旱的常怪数，踩称之鸣为线袄性预捆测。3.扩1.软2最佳闹线性印预测3.声1.你2最佳陆线性埋预测预测宫误差线性晋预测轮器中晨，a1，a2，a3是待程定参宾数，由当a1，a2，a3满足位使预寺测误百差最羞小，舌且保援持固纲定不壤变时宅，便凑构成最佳蕉线性享预测搬器。3.预1.裕2最佳胞线性毕预测应用店均方挥误差模最小讽准则网，求矮出预饭测系并数a1，a2，a3以获匙得六的爱最佳护线性紫预测朴值均方扭误差础的表颗达式贡为将预棵测值房诚与实营际值秤之间崭的均赶方误浑差丈，俘对a1，a2，a3求偏然导，穗令解方伍程，河得a1，a2，a3，即灵为最股佳线遇性预膨测系骗数。3.远2自适求应预乒测编巴码在DP负CM系统戒中，繁是预戏测系悲数和务量化碰器参移数一向次设兼计好澡后不盈再改狱变，闸对于亩图像孤平坦选区和备边缘滔处会担导致肢令人训讨厌恼的噪叮声，塌因此翁引入印自适窜应差泳值脉童冲编精码调夏制(A甩da妹pt燥iv该e榴DP顾CM准,困AD椅PC愿M)系统纷。自适屠应技咳术的滩概念缠是预悠测器汉的预墨测系婆数和健量化很器的暑量化臭参数舌，能畜够根沿据图顿像的陈局部调区域碗分布洞特点围而自耐动调械整。AD证PC厦M系统旋包括剧：自鹊适应腊预测盖，即躺预测念系数芒的自执适应然调整貌；自毯适应绕量化映，即瓜量化铅器参虽数的芹自适贡应调辆整两棋部分典。3.切2.踢1自适匪应预纽奉测一个喂三阶惹预测党器的搁预测锋值计厉算公孙式为现在占增加扇一个往可变枕参数拥“m”，绩得式中m是一允个自雅适应池参数邀，m的取芹值依允据量嫩化误混差的拒大小造自适锅应调四整。3.狗2.撞1自适辱应预页测设量换化器伞最大误输出国为庙，最梯小输黄出为诱，民某一蛙个预粱测误木差的茂量化畏输出嫁为当m不变m自动短变大m自动蛛减小M自动穗增大肉，使带随窑之增参大，掌预测厕误差注减小脚，使问斜率佛过载协尽快拨收敛伍；m自动堆减小巾，使模随沿之减雪小，从预测大误差疏加大吉，使腿量化膏器输损出不哑致正瞎负跳低变，罗减轻色颗粒旦噪声行。3.振2.蒸2自适旅应量望化自适羡应量供化的畜概念这是，屑根据应图像玩局部狡区域胸的特普点，乳自适雾应地劫修改季和调深整量躬化器维的参培数，韵包括绒量化信器输奋出的州动态景范围因，量借化器架判决洁电平脸（量踢化器仿步长惜）等境。实际烘上是虫在量船化器须分层孩确定防后，江当预烘测误饿差值今小时虽，将恩量化齐器的旧输出壳动态施范围摄减小乓，量页化器皆步长惯减小节；当前预测辈误差宽大时疲，将橡量化距器的遍输出创范围封扩大江，量赴化器崭步长少扩大卖。参厚数改枣变的恶原则塘，是津量化匠误差帆低于爹该误字差下牙的视葬觉阈鱼值，城将误度差掩左盖。3.失2.纯2自适坛应量蚂化自适炸应量己化的福具体诸实现输方法怀是：先定戏义一闲视觉倾掩盖鼻函数M这个购掩盖屈函数愤的含健义是荡，当4个差夫值e1，e2，e3，e4中有俩一个为较大杰数值灯，那攀么对爹预测f时所邻形成摸的量障化误欣差，怖构成剪“掩彩盖效叫应”绞，即淹掩盖顿量化王噪声狡，使尖人眼柜难以粉察觉捉。3.局2.堤2自适杏应量子化设量杨化分叫层级轿数为16，确低定以险下4种情兄况下熟的量艇化输毕出电反平值浇。当视旺觉掩找盖函援数M<绑20时，孟只取|e连|=钱0两侧猫的16个量六化分错层，暑量化吉器步谅长较者细；当视四觉掩赤盖函滋数，M=升20，可溉见度袖阈值狮约3.绿5以内结的量赢化误塔差可坦掩盖当36哗≤坊M<办72时，M=场36的可晨见度激阈值翻约5.胞5当M>忠72时，M=惕72的可能见度王阈值梯约7.颤53.尝3帧间脑预测滩编码帧间秧编码穿技术宴处理争的对蒙象是蜘序列醉图像诱（也畅称为轻运动促图像永）。妥是把演几帧范的图哄像存邪储起游来做世实时秒处理掠，利忘用帧蠢间的包时间很相关飘性进明一步伸消除栋图像馋信号雁的冗洋余度纱，提跳高压喝缩比跳。基于饲预测活技术子的帧误间预狮测编烧码方边法：辈条件削补充林法和治运动杰补偿忆技术膨。3.抽3帧间控预测党编码时间B’C’A’X’帧BCAX帧3.削3.痕1条件废补充它法Mo康un喉ts，Pe街as妥e等人慈提出于条件格像素书补充友法规迷定，鹊若帧沙间各愁对应辰像素模的亮叫度差粗超过完阈值壁，则戒把这搞些像气素存辟在缓时冲存泳储器奴中，抗并以仆恒定姿的传耐输速腿度传优送；车而阈匙值以则下的协像素切则不导传送顺，在钢接收赛端用烦上一最帧相弃应像奖素值鉴来代役替。倾这样挎一幅信电视叶图像衡可能党只传团送其陪中较宵少部惰分的研像素奸，且棕传送落的只语是帧宫间差艳值，皱可以盛得到秀较好闭的压叹缩比惑。条件归补充渴法还析可以揪和内逆插法药相结核合应勾用，貌称为陪条件围次取疑样。端在时传间轴膝采用壁次取汇样，环对于及未取图样的泪当前更场某腊点，盖可以冲用隔司场的4邻点船的亮察度的臂均值跟作为厕该点泼亮度竟的预押测值趋。3.觉3.侄2运动醉补偿路技术在标怀准化市视频湿编码斥方案MP诊EG中，仿运动掉补偿帆技术目是其进使用部的主薄要技坏术之旦一。矿尤其余对于鼓运动我部分吓只占六整个典画面送较小某的会赠议电仇视和站可视蔑电视扯，引付入运研动补炊偿技萍术后恶，压慰缩比美可以暑提高灾很多洲。运动桨补偿构方法有是跟番踪画未面内攻的运壶动情杰况对示其加背以补悲偿之绳后再舰进行佣帧间烤预测达。这腹项技轨术的申关键赌是运霞动向塔量的五计算活。3.衫3.绣2运动举补偿络技术运动浮向量桥的估选值方织法：豪块匹翅配算漆法把图虹像分宽成若饶干子笋快图福像，单设子敢图像规是M×粪N的矩智形块壶。设光当前队帧图聪像亮子度信义号为fk(m咸,n仅)，前缝一次切传送膨的图走像为fk-按Ns(m镇,n鲜)，这坑里Ns为帧疫差数等目。蜓通常责帧差Ns可能见是1，3或7.我们屯假定寻当前斑帧中海的一粉个M×香N子块合是从寒第k-甲Ns帧平性行移辅动而而来，偏并设M×支N子块少内所田有像怪素都秤具有狐同一截个位案移值(i谣,j驴)。假宅定运网动物朱体在Ns帧差棵时间忘内水怎平和徐垂直紧最大苗位移惊均为L，