4.8 霍夫曼编码霍夫曼编码是可变字长编码 (VLC)的一种。 Huffman于 1952年提出一种编码方法,该方法完全依据字符出现概率来构造异字头的平均长 度最短的码字,
有时称之为最佳编码,一般就叫作
Huffman编码。下面引证一个定理,该定 理保证了按字符出现概率分配码长,
可使平均码长最短。
大小顺序排列为,
U:
(a b c d e f g)
50 30 12 8 6 3 1
0 10 110 1110 11110 111110 111111
50*1+30*2+12*3+8*4+6*5+3+6+1*7=223
100*3=300
例如,011100001010110000101
3.2预测编码预测编码是根据原始的离散信号之间存在着一定关联性的特点,利用前面的一个或多个信号对下一个信号进行预测,然后对实际值和预测值的差进行编码。
预测编码利用像素的相关性,可进一步减小差值。
从前面的分析可以看出,如果差值编码中小幅度出现的机会增加,由于其对应的码长较短,总数码率会进一步减小。如果能猜出下一个样值,那么差值就会是零,当然这种情况是没有 意义的,因为若预先知道下一样值,就不需要进行通信了。
但可以肯定,如果我们不仅利用前后样值的相关性,同时也利用其它行、
其它帧的像素的相关性,用更接近当前样值的预测 值与当前样值相减,小幅度差值就会增加,总数码率就会减小,
这就是预测编码的方法。预 测编码的电路与差值编码类似,或者说差值编码就是以前一样值为预测值的预测编码,
又称为一维预测。如果用到以前行的像素或以前帧的像素,则称为二维或三维预测。
x1 x2 x3
用前两个像素值预测下一个像素值
3.2.1 DPCM编码差分脉冲编码调制。
xn,xn,dn= xn – xn,dn’
预测器:
x5 x4 x3
x2 x1 xn
用 x1到 x5种的某些值预测 xn
例如,xn=x1+x4-x5
针对预测误差的特点和人眼视觉特性,在图像编码中往往采用 非均匀量化器在美国国际 电话电报公司 (ITT)生产的数字电视机芯片中有一个视频存储控制器芯片 VMC2260就用了二维 预测编码,
预测器用了三个像素作为下一个像素的预测值,即预测值等于 1/2前一像素加
1/4 上一行相应像素再加上 1/4上一行相应的前一像素。这样不仅利用了前一像素的相关性,也 利用了上一行相应像素的相关性,这样做要比差值编码有更大的码率压缩。如果再用上前一 帧的像素会进一步降低数码率。
但为了得到前一帧的像素必须要使用帧存储器,造价比较高 。只用到帧内像素的处理称为帧编码 (Intraframe
Coding),用到前后帧像素的处理称为帧 间编码 (Interframe Coding)。 要得到较大的码率压缩就必须使用帧间编码
。 JPEG是典型的帧内编码方案,而 MPEG
是帧间编码方法。前者大多用于静止图像处理,而后者主要用于对运 动图像的处理。
3.2.2ADPCM编码自适应差分脉冲调制编码预测器可变
3.3变换编码原始数据从初始空间或时间域进行数学变换,使得信号中最重要的部分在变幻中已于识别,并且集中出现可以重点处理离散傅里叶变换 DFT,离散余弦变换 DCT等。
这些变换可用矩阵表示,通常所采用的都是正交变换。
量化:
3.3.1最佳变换( K-L变换)
3.3.2离散余弦( DCT) 变换离散傅里叶变换 DFT,离散余弦变换等。
3.4统计编码
3.4.1行程编码
3.4.2 LZW编码
3.4.3 哈夫曼( Huffman) 编码
3.4.4 算术编码
3.5 分析 -合成编码
3.5.1 向量量化
3.5.2 小波编码
3.5.3 分形编码
3.5.4 子带编码