基本压缩编码

㈠ 语音压缩编码基本概念

    通常把低于 64kbit/s 速率的语音编码方法称为语音压缩编码技术。

    常见的话音压冲颂缩编码方法有：

   仅由前邻样值进行预测称为一阶预测；由多个过去样值进行预测称为多阶预测，预测表达式如下：
一阶预测：

多阶预测：

显然多阶预测的精度要高一些，但复杂度也高。

1）基本原理
    差值脉冲编码调制 DPCM，是利用语音信号的相关性，对相邻样值的差值进行编码。

其中， 为 时刻的样值， 为前邻时刻的样值。
    对相邻样值的差值进行编码，实际是对 样值 与过去的样值为基础得到的 当前样值的估值（预测值） 之间的差值进行量化编码的。

2）DPCM的编码速率
    样值差值的动态范围比样值本身的动态范围小得多，则量化电平较少，在保证话音质量要求下，可降低编码速率。相比8位码的1路数码率为64kbit/s的PCM编码，DPCM相对差值编4位码，编码速率为32kbit/s。

    为了容易实现卖判和，常采用固定预测器。输入信号与预测信号的差值大，从而造成 误差增大，话音质量受影响 。故为了提高DPCM方式的质量选择采用 自适应 措施。

    在DPCM的基础上增加 自适应预测 和 自适应量化 。

   将输入的音频信号的频带分成若干个连续的频段，每个频带称为子带，然后针对各个子带中的音频信号采用不同的编码方案以降低码率，保证编码质量，但复杂度偏高。比如对于低频段采用较多的编码位数，对于高频段采用较少的编码位数，整体上降低码率。
   子带编码是波形编码和频域编码的结合，是属于混合编码。

   将信号分为若干个子带进行编码有以下两个优点：

   子带编码中，编码所需要的总速率 I 为

其中， 为第 k 个子带的抽样频率，每个样值采用 位中盯比特编码。
比如若设等带宽子带宽编码的编码速率为

则

若各子带样值编码比特数的平均值为R
则有：

例如，一个4个子带的SBC系统，子带分别为[0 _800],[800 1600],[1600 _2400],[2400 3200],即为等带宽子带编码且每个子带的带宽为800Hz，如果忽略同步的边带信息，子带的比特分配分别为3,2,1,0 比特/样值(即每个子带的编码位数 )，则SBC编码系统总的传输速率为

㈡ 视频压缩编码的标准

H.264和H.261、H.263一样，也是采用DCT变换编码加DPCM的差分编码，即混合编码结构。同时，H.264在混合编码的框架下引入了新的编码方式，提高了编码效率，更贴近实际应用。
H.264没有繁琐的选项，而是力求简洁的“回归基本”，它具有比H.263++更好的压缩性能，又具有适应多种信道的能力。
H.264的应用目标广泛，可满足各种不同速率、不同场合的视频应用，具有较好的抗误码和抗丢包的处理能力。
H.264的基本系统无需岩中使用版权，具有开放的性质，能很好地适应IP和无线网络的派烂使用，这对目前因特网传输多媒体信息、移动网中传输宽带信息等都具有重要意粗羡山义。
尽管H.264编码基本结构和H.261、H.263是类似的，但它在很多环节做了改进，现列举如下。
1．多种更好的运动估计

㈢ LZW是什么意思

LZW压缩编码
LZW（Lempel Ziv Welch）压缩编码是一种先进的数据压缩技术，属于无损压缩编码，该编码主要用于图像数据的压缩。对于简单图像和平滑且噪声小的信号源具有较高的压缩比，并且有较高的压缩和解压缩速度。
1977年，两位以色列教授Lempel和Ziv提出了查找冗余字符和用较短的符号标记替代冗余字符的概念。1985年，由Welch加以充实而形成LZW，简称“LZW”技术。

1.LZW压缩基本原理
LZW压缩技术把数据流中复杂的数据用简单的代码来表示，并把代码和数据的对应关系建立一个转换表，又叫“字符串表”。
转换表是在压缩或解压缩过程中动态生成的表，该表只在进行压缩或解压缩过程中需要，一旦压缩和解压缩结束，该表将不再起任何作用。

2.LZW算法
LZW算法基于转换串表（字典）T，将输入字符串映射成定长（通常为12位）的码字。在12位4096种可能的代码中，256个代表单字符，剩下3840给出现的字符串。
LZW字典中的字符串具有前缀性，即 。

LZW算法流程：
1)初始化：将所有的单字符串放入串表
2)读第一个输入字符给前缀串ω
3)Step: 读下一个输入字符K;

if 没有这样的K(输入已穷尽)：

码字(ω) 输出；结束。

If ωK 已存在于串表中：

ωK:=ω；repeat Step；

else ωK不在于串表中:

码字(ω) 输出；

ωK加进串表；

K:=ω；repeat Step.

例子：ababcbababaaaaaaa

LZW编码：a,b,c,ab,ba,abc,cb,bab,baba,aa,aaa,aaaa

3．LZW压缩的特点

LZW码能有效利用字符出现频率冗余度进行压缩，且字典是自适应生成的，但通常不能有效地利用位置冗余度。

具体特点如下：
l)LZW压缩技术对于可预测性不大的数据具有较好的处理效果，常用于GIF格式的图像压缩，其平均压缩比在2)1以上，最高压缩比可达到3：1。
2)对于数据流中连续重复出现的字节和字串，LZW压缩技术具有很高的压缩比。
3)除了用于图像数据处理以外，LZW压缩技术还被用于文本程序等数据压缩领域。
4)LZW压缩技术有很多变体，例如常见的ARC、RKARC、PKZIP高效压缩程序。
5)对于任意宽度和像素位长度的图像，都具有稳定的压缩过程。压缩和解压缩速度较快。
6)对机器硬件条件要求不高，在 Intel 80386的计算机上即可进行压缩和解压缩。

㈣ 参数编码的基本思想和压缩编码速率的基本原理是什么

参数编码的基本思想：是解码端提取和编码的一种方式。压缩编码的基本原理：数据冗余、视觉冗余。
参数编码对信号特征参数进行提郑旦竖取和喊大编码，在解码端，力图重建原始语音信号，压缩率较高，效率较高。
数字视频信号的压缩正是基于数据冗余、视觉冗余两种条件，才使得视频数据得以极大的压缩，有利于传迟毕输和储存。

㈤ 压缩编码分为哪两类，依据是什么

一个压缩编码分为形象的，还有抽象的两类，依据就是根据他的一个编码来判断

㈥ 常见视频压缩编码格式及含义

视频压缩编码的基本概念 视频压缩的目标是在尽可能保证视觉效果的前提下减少视频数据率。视频压缩比一般指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩编码算法有某些共同之处，但是运动的视频还有其自身的特性，因此在压缩时还应考虑其运动特性才能达到高压缩的目标。在视频压缩中常需用到以下的一些基本概念： 一、有损和无损压缩：在视频压缩中有损（Lossy ）和无损（Lossless）的概念与静态图像中基本类似。无损压缩也即压缩前和解压缩后的数据完全一致。多数的无损压缩都采用RLE行程编码算法。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致。在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，而且丢失的信息不可恢复。几乎所有高压缩的算法都采用有损压缩，这样才能达到低数据率的目标。丢失的数据率与压缩比有关，压缩比越小，丢失的数据越多，解压缩后的效果一般越差。此外，某些有损压缩算法采用多次重复压缩的方式，这样还会引起额外的数据丢失。 二、帧内和帧间压缩：帧内（Intraframe）压缩也称为空间压缩（Spatial compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像压缩类似。帧内一般采用有损压缩算法，由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑。帧内压缩一般达不到很高的压缩。 采用帧间（Interframe）压缩是基于许多视频或动画的连续前后两帧具有很大的相关性，或者说前后两帧信息变化很小的特点。也即连续的视频其相邻帧之间具有冗余信息，根据这一特性，压缩相邻帧之间的冗余量就可以进一步提高压缩量，减小压缩比。帧间压缩也称为时间压缩（Temporal compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的。帧差值（Frame differencing）算法是一种典型的时间压缩法，它通过比较本帧与相邻帧之间的差异，仅记录本帧与其相邻帧的差值，这样可以大大减少数据量。 三、对称和不对称编码：对称性（symmetric）是压缩编码的一个关键特征。对称意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间，对称算法适合于实时压缩和传送视频，如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为好。而在电子出版和其它多媒体应用中，一般是把视频预先压缩处理好，尔后再播放，因此可以采用不对称（asymmetric）编码。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间，而解压缩时则能较好地实时回放，也即以不同的速度进行压缩和解压缩。一般地说，压缩一段视频的时间比回放（解压缩）该视频的时间要多得多。例如，压缩一段三分钟的视频片断可能需要10多分钟的时间，而该片断实时回放时间只有三分钟。 目前有多种视频压缩编码方法，但其中最有代表性的是MPEG数字视频格式和AVI数字视频格式。

㈦ 数据压缩的基本原理

数据压缩的基本原理

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数据压缩技术就是对原始数据进行数据编码或压缩编码。

目前常用的压缩编码有：冗余压缩法（无损压缩法、熵编码）和熵压缩法（有损压缩法）两类。

无损压缩是可逆的；有损压缩是不可逆的。

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变长编码

使用长度可变的代码来对以不同频率出现的样本进行编码。

1·Huffman编码

Huffman编码又称最佳编码。

Huffman编码过程是：

*将信源符号按概率递减顺序排列；

*把两个最小的概率加起来，作为新符号的概率；

*重复上述两步骤，直到概率的和达到1为止；

*在每次合并消息时，将被合并的消息赋予1和0或赋予0和1；

*寻找从每一信源符号到概率为1的路经，记录下路经上的1和0；

*对每一符号写出从码树的根到终结点1、0序列。

例：对信源

[X1，X2，X3，X4，X5，X6]=[0.25，0.25，0.20，0.15，0.10，0.05]

进行Huffman编码。

其中：X1=01；X2=10；X3=11；X4=000；X5=0010；X6=0011。

2·算术编码

算术编码是一种二元编码。

这种编码方法是在不考虑信源统计的情况下，只要监视一小段时间内码字出现的频率，不管统计是平稳的或非平稳的，编码的码率总能趋近于信源熵值，每次迭代的编码算法只处理一个数据符号，并且只有算术运算。

对二进制编码来说，信源符号只有两个。在算术编码的初级阶段，可设一个大概率Pe和小概率Qe，然后对被编码比特流符号进行判断。

其步骤：

*设编码初始化子区间为[0，1]，Qe从0算起，则Pe=1-Qe。

*确定子区间起始位置：子区间起始位置=前子区间的长度+ 当前符号的区间左端X前子区间长度

*确定新子区间长度：新子区间长度=前子区间的长度X当前符号的概率

*随着被编码数据流符号的输入，子区间逐渐缩小，

*最后得到的子区间长度决定了表示该区域内的某一个数所需的位数。

例：P42

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预测编码

（自习）

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变换编码

变换编码是指对信号进行变换后在编码。

例如：

典型的编码结构是：

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模型编码

模型编码是指采用模型的方法对传输的图像进行参数估测。

模型编码有：随机马尔可夫场和分形图像编码。

1·分形的概念

分形的含义是其组成部分以某种方式与整体相似的形（一类无规则、混乱而复杂），其局部与整体有相似性的体系，即：自相似性体系。

2·分形编码

*基本原理：分形的方法是把一幅数字图像，通过一些图像处理技术将原始图像分成一些子图像，然后在分形集中查找这样的子图像。分形集存储许多迭代函数，通过迭代函数的反复迭代，可以恢复原来的子图像。

分形编码压缩的步骤：

第一步：把图像划分为互不重叠的、任意大小的的D分区；

第二步：划定一些可以相互重叠的、比D分区大的R分区；

第三步：为每个D分区选定仿射变换表。

分形编码解压步骤：

首先从文件中读取D分区划分方式的信息和仿射变换系数等数据；

然后划定两个同样大小的缓冲区给D图像和R图像，并把R初始化到任一初始阶段；

根据仿射变换系数把其相应的R分区做仿射变换，并用变换后的数据取代该D分区的原有数据；

对D中所有的D分区都进行上述操作，全部完成后就形成一个新的D图像；

再把新D图像的内容拷贝到R中，把新R当作D，D当作R，重复操作（迭代）。

。分形编码的特点：

压缩比高，压缩后的文件容量与图像像素数无关，在压缩时时间长但解压缩速度快。

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㈧ 多媒体的压缩编码

被国际社会广泛认可和应用的通用压缩编码标准大致有如下四种：H.261、JPEG、 MPEG和DVI。
★ H.261：由CCITT（国际电报电话咨询委员会）通过的用于音频视频服务的视频编码解码器（也称Px64标准），它使用两种类型的压缩：一帧中的有损压缩（基于DCT）和用于帧间压缩的无损编码，并在此基础上使编码器采用带有运动估计的DCT和DPCM（差分脉冲编码调制）的混合方式。这种标准与JPEG及MPEG标准间有明显的相似性，但关键区别是它是为动态使用设计的，并提供完全包含的组织和高水平的交互控制。
★ JPEG：全称是Joint Photogragh Coding Experts Group（联合照片专家组），是一种基于DCT的静止图像压缩和解压缩算法，它由ISO(国际标准化组织)和CCITT（国际电报电话咨询委员会）共同制定，并在1992年后被广泛采纳后成为国际标准。它是把冗长的图像信号和其它类型的静止图像去掉，甚至可以减小到原图像的百分之一（压缩比100:1）。但是在这个级别上，图像的质量并不好；压缩比为20:1时，能看到图像稍微有点变化；当压缩比大于20:1时，一般来说图像质量开始变坏。
★ MPEG：是Moving Pictures Experts Group（动态图像专家组）的英文缩写，实际上是指一组由ITU和ISO制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。它采用的是一种减少图像冗余信息的压缩算法，它提供的压缩比可以高达200:1，同时图像和音响的质量也非常高。通常有三个版本：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4以适用于不同带宽和数字影像质量的要求。它的三个最显着优点就是兼容性好、压缩比高（最高可达200:1）、数据失真小。
★ DVI：其视频图像的压缩算法的性能与MPEG-1相当，即图像质量可达到VHS的水平，压缩后的图像数据率约为1.5Mb/s。为了扩大DVI技术的应用，Intel公司推出了DVI算法的软件解码算法，称为Indeo技术，它能将为压缩的数字视频文件压缩为五分之一到十分之一。