数据压缩技术及应用PDF电子书下载

前言 1

第一章 数据压缩导论 1

1.1 数据压缩概述 1

1.1.1 什么是数据压缩 1

1.1.2 数据压缩的参数 2

1.1.3 为什么进行数据压缩 2

1.1.4 数据压缩与信源编码 3

1.1.5 数据压缩系统的组成 3

1.2 数据压缩的分类 4

1.2.1 按照信息论的基本概念进行分类的方法 4

1.2.2 按照压缩所依据的信源输出分布特性进行分类的方法 5

1.2.3 按照数据压缩所使用的编码技术进行分类的方法 5

1.2.4 按照被压缩数据的频率范围进行分类的方法 5

1.2.5 按照被压缩数据的属性进行分类的方法 6

1.2.6 按照压缩算法的实现手段进行分类的方法 6

1.2.7 按照数据压缩系统有无自适应能力进行分类的方法 6

1.2.8 按照压缩器和解压缩器的复杂度及工作量是否相同进行分类的方法 6

1.2.9 按照数据压缩的应用领域进行分类的方法 6

1.2.10 按照数据压缩使用的量化技术进行分类的方法 7

1.2.11 按照数据压缩技术出现和应用时间长短、技术成熟程度等进行分类的方法 7

1.3 数据压缩的主要性能指标 7

1.3.1 压缩能力 7

1.3.2 信号质量 9

1.3.3 比特率 16

1.3.4 数据压缩系统的复杂度 17

1.3.5 编译码时延 18

1.3.6 坚韧性 18

1.4 数据压缩技术的发展及应用简介 19

1.4.1 发展初期 19

1.4.2 发展中期 19

1.4.3 发展近期 20

1.4.4 目前状况及发展趋势 21

1.4.5 关于数据压缩的主要国际标准 22

1.5 本书的内容结构安排 24

复习思考题 25

练习题 25

第二章 数据压缩的信息论基础 26

2.1 概述 26

2.2 信息和信息论 27

2.2.1 什么是信息 27

2.2.2 什么是信息论 28

2.3 信息、嫡和离散无记忆信源的编码定理 29

2.3.1 信源的分类 29

2.3.2 信息的量度 29

2.3.3 互信息 30

2.3.4 自信息 31

2.3.5 平均信息 32

2.3.6 嫡 32

2.3.7 离散无记忆信源的编码 34

2.4 信道、信道容量和信道编码 34

2.4.1 信道的分类 34

2.4.2 信道容量 35

2.4.3 信道编码定理 36

2.5 率失真理论 36

2.5.1 离散无记忆信源情况时的平均失真及平均互信息 36

2.5.2 率失真函数 37

复习思考题 38

练习题 38

第三章 量化原理 40

3.1 概述 40

3.1.1 量化的分类 40

3.1.2 矢量量化的发展及应用 40

※3.2 标量量化 42

3.2.1 无记忆标量量化 42

3.2.2 有记忆标量量化 55

3.3 矢量量化原理 59

3.3.1 矢量量化的定义 59

3.3.2 失真测度 61

3.3.3 矢量量化器的结构 62

3.3.4 矢量量化器的速率 63

3.3.5 最佳矢量量化器 64

3.3.6 矢量量化器的设计算法 66

3.4 无记忆矢量量化器 71

3.4.1 基本矢量量化器 71

3.4.2 树搜索矢量量化器 74

3.4.3 多级矢量量化器 80

3.4.4 乘积码矢量量化器 85

3.5 有记忆矢量量化器 89

3.5.1 反馈矢量量化器 89

3.5.2 自适应矢量量化器 92

复习思考题 92

练习题 93

第四章 统计编码 94

4.1 概述 94

4.1.1 变长码 94

4.1.2 变长码码字即时唯一可译（即码字可分离性）条件 95

4.1.3 最佳变长码编码定理 96

4.1.4 最早的变长编码的例子—莫尔斯电报的英文代码 96

4.2 香农-范诺编码 96

4.3 霍夫曼编码 97

4.3.1 霍夫曼编码的方法 98

4.3.2 霍夫曼编码的平均码长 99

4.3.3 霍夫曼编码的编码效率 99

4.3.4 霍夫曼译码 100

4.3.5 三进制霍夫曼编码 101

4.3.6 霍夫曼编码算法流程 102

4.3.7 自适应霍夫曼编码 102

4.4 行程（游程）编码 103

4.4.1 行程编码的基本概念 103

4.4.2 行程编码的基本原理 104

4.4.3 变长编码的可靠性 105

4.5 算术编码 105

4.5.1 算术编码原理 106

4.5.2 算术编码过程 108

4.5.3 算术编码的译码 110

4.5.4 不用乘法的二进制算术编码 110

4.5.5 采用浮点运算（左移）的算术编码 112

4.5.6 自适应算术编码 116

复习思考题 118

练习题 118

第五章 字典编码 119

5.1 LZ编码的基本原理 119

5.1.1 基本原理 119

5.1.2 字符串的压缩 121

5.2 LZ77算法 122

5.2.1 LZ77的滑动窗 122

5.2.2 LZ77的译码 123

5.3 LZ78算法 124

5.3.1 LZ78的字典 124

5.3.2 字典的数据结构 124

5.3.3 LZ78的译码器 125

5.4 LZW算法 125

5.4.1 LZW编码原理 125

5.4.2 LZW译码原理 126

5.4.3 LZW字典结构 126

5.4.4 LZW编码过程 128

复习思考题 129

练习题 130

第六章 变换编码 131

6.1 变换编码概述 131

6.1.1 什么是变换编码？为什么进行变换？ 131

6.1.2 正交变换与正交矩阵 131

6.2 几种常用的正交变换 133

6.2.1 K-L变换 133

6.2.2 W-H变换 135

※6.2.3 离散余弦变换 137

6.2.4 Haar变换 140

6.3 变换域系数的量化和编码 142

6.3.1 变换矩阵的选择 142

6.3.2 量化系数的选择 143

复习思考题 143

练习题 144

第七章 预测编码 145

7.1 预测编码的原理 145

7.1.1 预测编码的基本原理 145

7.1.2 线性预测 147

7.2 线性预测方程组及预测系数的确定 148

7.2.1 线性预测方程组 148

7.2.2 预测系数的确定 148

7.2.3 线性预测的几种推演参数 149

7.2.4 线谱对 152

7.3 语音及音频预测编码 154

7.3.1 DM 155

7.3.2 DPCM 155

7.3.3 ADPCM 155

7.4 图像预测编码 155

7.4.1 图像帧内预测编码 156

7.4.2 图像帧间预测编码 156

复习思考题 157

练习题 157

第八章 子带编码 158

8.1 子带编码基本原理 158

8.1.1 子带编码原理框图 158

8.1.2 子带编码的比特分配 160

8.2 整数带滤波器组 161

8.3 正交镜像滤波器组 164

复习思考题 165

练习题 166

第九章 模型编码 167

9.1 LPC声码器 167

9.1.1 LPC语音合成模型 167

9.1.2 LPC声码器的组成 168

9.1.3 特征参数的提取 169

9.2 LPC合成一分析编码 171

9.2.1 感觉加权滤波器 171

9.2.2 合成一分析法原理 172

9.2.3 激励源的改进 173

9.3 宽频带高音质声频编码 174

9.3.1 宽频带声频编码的特点 174

9.3.2 宽频带声频编码的发展历程 175

9.3.3 宽频带高音质声频编码/译码系统的组成 175

9.4 图像模型编码 179

9.4.1 图像模型编码的分类 179

9.4.2 语义基图像编码 180

9.4.3 物体基图像编码 180

复习思考题 181

练习题 181

第十章 小波变换编码 182

10.1 小波分析基础 182

10.1.1 小波分析出现的背景 182

10.1.2 连续小波变换 183

10.1.3 离散小波变换 184

10.1.4 多分辨率分析 185

10.1.5 离散小波变换的快速算法 189

10.2 小波变换编码 191

10.2.1 小波变换编码图像压缩系统原理框图 191

10.2.2 嵌入式零树小波编码 193

复习思考题 196

练习题 196

※第十一章 分形编码 197

11.1 分形图像编码的理论基础 197

11.1.1 分形几何学 197

11.1.2 分形图像编码的基本思路 198

11.1.3 迭代函数系统 198

11.2 分形图像编码及译码方法 202

11.2.1 分形图像编码 202

11.2.2 分形图像译码 203

复习思考题 203

练习题 203

※第十二章 图像压缩 204

12.1 图像压缩概述 204

12.1.1 图像压缩的必要性和重要性 204

12.1.2 图像的类型及其表示 204

12.1.3 图像的信息冗余度 207

12.1.4 常用的图像压缩技术 208

12.1.5 图像编码器的一般组成 212

12.2 二值图像的压缩 213

12.2.1 二值图像的类型 213

12.2.2 图文传真标准 214

12.2.3 二值图像的统计特性 215

12.2.4 二值图像的压缩方法 215

12.3 静止图像的压缩 219

12.3.1 静止图像压缩的要求及其JPEG压缩标准 219

12.3.2 灰度图像的分块编码 220

12.3.3 灰度图像的比特面编码 221

12.3.4 灰度图像的子带编码 222

12.3.5 灰度图像的分层编码 224

12.3.6 彩色图像的编码 225

12.4 运动图像的压缩 226

12.4.1 运动图像压缩概述 226

12.4.2 帧间预测编码 227

12.4.3 运动补偿帧间预测编码 229

12.4.4 运动图像的混合编码 230

复习思考题 231

练习题 232

※第十三章 视频压缩 233

13.1 模拟视频和数字视频 233

13.1.1 模拟视频 233

13.1.2 数字视频 234

13.2 视频压缩方法 235

13.2.1 可视电话和会议电视的压缩方法 236

13.2.2 广播电视信号的编码方式 237

13.2.3 高清晰度电视信号的编码方式 239

13.3 MPEG视频压缩方法 239

13.3.1 MPEG-1的图像类型 240

13.3.2 MPEG-1的专用术语 241

13.3.3 MPEG-1的主要部分 241

13.3.4 运动补偿 243

13.3.5 运动的表示和估算 244

13.3.6 帧内编码 245

13.3.7 像素重建 246

13.4 MPEG标准的特点 246

复习思考题 247

练习题 248

※第十四章 音频压缩 249

14.1 音频压缩概述 249

14.1.1 声音、模拟音频和数字音频 249

14.1.2 人类听觉系统的特性 250

14.1.3 感知编码原理 252

14.2 音频压缩方法 253

14.2.1 常规压缩方法 254

14.2.2 有损音频压缩 254

14.2.3 μ律和A律压扩音频编码 255

14.2.4 DPCM和ADPCM音频压缩 255

14.2.5 音频编码-1 259

14.2.6 音频编码-2 259

14.2.7 音频编码-3—数字杜比 260

14.2.8 Apt-X100音频编码器 264

14.3 MPEG-1音频压缩 265

14.3.1 MPEG-1音频层概述 265

14.3.2 MPEG-1音频层的数据结构 266

14.3.3 心理声学模型 268

14.3.4 MPEG-1的音频层第I层 269

14.3.5 MPEG-1的音频层第II层 270

14.3.6 MPEG-1的音频层第III层 273

14.3.7 MP3 275

14.4 MPEG-2音频压缩 276

14.4.1 MPEG-2音频压缩概述 276

14.4.2 MPEG-2音频编码与译码 277

14.4.3 MPEG-2AAC（高级音频编码） 278

14.5 MPEG-4音频压缩 280

14.5.1 MPEG-4音频压缩概述 280

14.5.2 交互操作 281

14.5.3 音频编码 282

复习思考题 283

练习题 284

※第十五章 数据压缩的国际标准 285

15.1 语音及音频压缩标准 285

15.1.1 ADPCM压缩的国际标准 285

15.1.2 A律及μ律压缩的国际标准 286

15.1.3 码激励线性预测编码（CELP）的国际标准 286

15.1.4 MPEG-1音频压缩标准 286

15.2 静止图像压缩标准 286

15.2.1 二值图像压缩标准 286

15.2.2 彩色和灰度静止图像压缩的国际标准 287

15.3 视频压缩标准 294

15.3.1 视频压缩（MPEG）标准概述 294

15.3.2 MPEG-1 294

15.3.3 MPEG-2 299

15.3.4 MPEG-4 300

15.3.5 H.261标准 301

15.3.6 H.263标准 302

15.3.7 H.264标准 303

复习思考题 306

参考文献 307