视频数据的基本压缩编码技术与MPEG系列标准.doc
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1、视频数据的基本压缩编码技术与MPEG系列标准1 Huffman编码、算术编码、行程编码的原理、算法及适用范围。1.1 Huffman编码HUFFMAN编码又称哈夫曼编码,是一种可变长编码方式,是由美国数学家David Huffman创立的,是二叉树的一种特殊转化形式。编码的原理是:将使用次数多的代码转换成长度较短的代码,而使用次数少的可以使用较长的编码,并且保持编码的唯一可解性。Huffman算法的最根本的原则是:累计的(字符的统计数字*字符的编码长度)为最小,也就是权值(字符的统计数字*字符的编码长度)的和最小。由于Huffman编码需要扫描两次,第一次是统计数字,第二次是编码写文件,大大影
2、响了速度,因此有人发明了enhanced Huffman aglorithm。这种算法只扫描一遍文件,动态产生Huffman树,即每读n个字节就重新编码一次Huffman树,以达到提高速度的目的。在解码的过程中使用动态还原技术。Huffman编码是Huffman树的一个应用。Huffman编码应用广泛,如JPEG中就应用了Huffman编码。 1.2 算术编码算术编码是图像压缩的主要算法之一。 是一种无损数据压缩方法,也是一种熵编码的方法。和其它熵编码方法不同的地方在于,其他的熵编码方法通常是把输入的消息分割为符号,然后对每个符号进行编码,而算术编码是直接把整个输入的消息编码为一个数,一个满足
3、(0.0 n N (04-01-1) 式中k N表示x1,x2, x N的时序在xk之前,为所谓因果型(Causal)预测,否则为非因果型预测。 接收端把接收到的量化后的预测误差ek 与本地算出的xk相加,即得恢复信号xk。如果没有传输误差,则接收端重建信号xk与发送端原始信号xk之间的误差为: xk - x k = x k - ( xk + ek ) = ( xk - xk ) - ek = ek - ek = qk (04-01-2) 这正是发送端量化器产生的量化误差,即整个预测编码系统的失真完全由量化器产生。因此,当xk已经是数字信号时,如果去掉量化器,使ek = ek,则qk = 0,
4、即xk = xk 。这表明,这类不带量化器的DPCM系统也可用于无损编码。但如果量化误差qk 0,则xk xk,为有损编码。 如果预测方程式(04-01-2)的右方是各个xi的线性函数,即 N x k = ai(k) x i k N (04-01-3) i=1 即得常用的线性预测,又称线性预测编码(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在语音处理中得到广泛应用,并在此基础上发展了许多算法,典型的有:多脉冲线性预测编码(MPLPC),规则脉冲激励编码(RPE),码激励线性预测(CELP),代数激励线性预测(ACELP),矢量和激励线性预测(VSELP),QCELP(Q
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