第4章 数字音频汇编.pdf
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数字音频汇编第 4 章 本章节主要介绍数字音频信号的压缩和编码技术,包括压缩的原因、原理、方法和信源编码等方面的内容。 4.0 数字视频信号的压缩(信源编码) 数字视频信号的压缩是指将数字视频信号的数据码率降低到可接受的水平,以满足网络数据传输和存储介质的要求。压缩的原因是由于数字视频信号的数据码率非常高,达到 216Mb/s,致使数据量非常大,对网络数据传输和存储介质造成了巨大的压力。 压缩的原理是基于图像信息内存在大量的规律性或相关性,可以通过去除信息中的相关性和冗余码,提高熵值,降低信息码流。压缩的方法有多种,包括去除信息中的相关性、去除冗余码、提高熵值、降低信息码流等。 4.1 压缩编码基础 压缩编码是指降低码率的过程,也称为信源编码。压缩编码的方式有很多种,不同的算法其压缩率也不同,但都应本着无损的原则。在实际应用中往往是采用多种不同算法的综合压缩编码方式,反复压缩,以取得较高的压缩率。 4.1.1 莫尔斯码 莫尔斯码是一种变字长编码方式,是根据英文字母的出现概率对字母进行编码。编码思想是:常用字母用短码表示,不常用的字母用长码表示。通过对英文字母的出现概率进行统计,确定每个字母的编码方式。结果表明,每个字母的平均码长为 3.15bit/字母。 讨论: * 莫尔斯码编码规律:先找出统计规律,然后对出现概率大的用短码,反之用长码。 * 压缩对信息质量的影响:这种压缩对于信息无任何损坏,属无损压缩。 4.1.2 预测编码 预测编码是指根据前一个样值预测当前样值,然后对预测误差进行编码和传输的方式。预测编码可以分为差值编码和预测编码两种方式。 差值编码(DPCM) 差值编码是指对相邻样值差值进行变字长编码的方式。原理是:在发送端,处理或传输的不是图像中当前样值本身,而是该样值与前一个(相邻)样值的差值。这些差值绝大多数是很小的或为零,可以用短码来表示,而对那些出现几率较少的较大差值,用长码来表示,则可使总体码数下降。在接收端,将已得到的前一样值与刚收到的差值相加,就可还原出所要的当前样值。 统计结果表明,在视频信号中低频部分占绝大多数,而高频部分则所占比例较小。 时间(帧间)相关性的分析结果表明,在静止画面中,其帧间相同位置的样值则100%的相同。在非静止画面中,相邻帧的不同部分也只是运动物体,只占较小的比例。 预测编码 预测编码是指根据前一个样值预测当前样值,然后对预测误差进行编码和传输的方式。发送端:从另一个角度看,我们可以把前一个样值看成是当前样值的预测值,并与当前样值相减,得到一个差值(预测误差)。该差值可以看成是当前要传送的样值对于预测值的修正值,并对该差值编码、传送。在接收端,可以将已得到的预测值(前一个样值的输出值),加上这一解码后的修正值,就得到了一个正确的当前样值。因此差值编码也可以称为预测编码。 差值编码的实现 发送端发出的预测误差应为:Δ Vi’(n )=Δ Vi(n )+ε (n )。其中ε (n )是量化误差或称量化噪声。 接收端输出的信号为: 结论:发送端输出的是当前样值与前一样值的差值,而接收端输出的是预测值加上修正值。
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