信源编码原理与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 通信系统模型 1

1.1.2 信源编译码器模型 3

1.1.3 信源编码的分类 4

1.1.4 信源编码的性能指标 4

1.2 信源编码的研究进展 5

1.2.1 历史回顾 6

1.2.2 熵编码进展 6

1.2.3 通用无损压缩进展 7

1.2.4 有损压缩编码进展 7

1.2.5 数据压缩中的新技术 11

本章小结 12

思考题 13

第2章 信源 14

2.1 信源特征的描述 14

2.1.1 离散信源的熵 14

2.1.2 连续信源的熵 16

2.1.3 信源的剩余度 17

2.1.4 谱的平坦度 18

2.2 信源与信宿的建模 19

2.2.1 信源的建模 19

2.2.2 信宿的建模 20

2.3 文本信源 21

2.3.1 概述 21

2.3.2 文本信源模型 21

2.3.3 上下文树模型 22

2.3.4 文本压缩与性能度量 24

2.4 音频信源 25

2.4.1 音频的基本概念 25

2.4.2 心理声学模型 25

2.4.3 音频压缩与质量评价 27

2.5 语音信源 28

2.5.1 语音产生模型 28

2.5.2 语音的剩余度 29

2.5.3 语音压缩与质量评价 29

2.6 图像信源 31

2.6.1 概述 31

2.6.2 图像的剩余度 33

2.6.3 图像压缩与质量评价 33

2.7 视频信源 35

2.7.1 模拟视频 35

2.7.2 视频信号的色彩模型 36

2.7.3 数字视频 37

2.7.4 视频压缩与质量评价 38

本章小结 39

思考题 39

习题 39

第3章 无损压缩编码理论基础 42

3.1 概述 42

3.2 有根树 43

3.2.1 有根树的基本概念 43

3.2.2 有根概率树 44

3.3 模型参数的估计 46

3.3.1 符号概率的估计 47

3.3.2 序列概率的贝叶斯估计 48

3.3.3 序列概率的K-T估计 49

3.4 分组编码 51

3.4.1 概述 51

3.4.2 定长码 51

3.4.3 变长码 53

3.4.4 变长消息的编码 54

3.5 无失真信源编码定理 55

3.6 通用无损压缩理论基础 57

3.6.1 通用编码的基本概念 57

3.6.2 最佳通用编码 60

3.6.3 通用编码剩余度下界 63

3.6.4 最小描述长度原理 64

本章小结 64

思考题 66

习题 66

第4章 熵编码——分组编码 69

4.1 概述 69

4.2 哈夫曼编码 70

4.2.1 二元Huffman码的构造 70

4.2.2 二元Huffman码的性质 72

4.2.3 规范Huffman码 74

4.2.4 多元Huffman码 75

4.2.5 马氏源的编码 76

4.2.6 Huffman码决策树 77

4.3 自适应Huffman编码 78

4.3.1 两次通过Huffman编码 78

4.3.2 自适应Huffman编码的基本原理 78

4.3.3 自适应Huffman编码的实现 81

4.4 游程长度编码 83

4.4.1 概述 83

4.4.2 独立信源游程长度编码 84

4.4.3 马氏链游程长度编码 85

4.4.4 游程长度编码的性能 87

4.5 格伦码 87

4.5.1 单一码（Unary Code） 88

4.5.2 Golomb码基本原理 89

4.5.3 Golomb码的设计 91

4.5.4 Golomb码的性能 93

4.5.5 指数Golomb码 94

4.5.6 自适应Golomb码 95

4.6 Tunstall码 96

4.6.1 Tunstall消息集 96

4.6.2 Tunstall编码算法 97

4.6.3 DMS变长到定长编码定理 99

4.7 传真压缩 100

4.7.1 一维编码 100

4.7.2 二维编码 102

本章小结 102

思考题 103

习题 103

第5章 熵编码——算术编码 105

5.1 基本概念 105

5.1.1 单信源符号积累概率 105

5.1.2 信源符号序列积累概率 105

5.1.3 二元独立序列积累概率 107

5.2 算术编码的性能 108

5.2.1 唯一可译性 109

5.2.2 编码剩余度 109

5.3 算术编码的编译码算法 110

5.3.1 编码算法 110

5.3.2 译码算法 111

5.3.3 算术编码的特点 113

5.4 算术编译码器的实现 114

5.4.1 二进制小数算术编码 114

5.4.2 二元信源的算术编码 119

5.5 马氏源的算术编码 121

5.6 自适应算术编码 121

5.7 算术编码的应用——MQ算术编码器 122

5.7.1 MQ算术编码器的基本原理 123

5.7.2 MQ算术编码器的实现 125

本章小结 128

思考题 129

习题 129

第6章 通用信源编码 131

6.1 概述 131

6.1.1 通用编码器模型 131

6.1.2 通用编码实现的方式 132

6.2 整数的编码 133

6.2.1 Elias码 133

6.2.2 Fibonacci码 135

6.3 某些简单的通用编码 136

6.3.1 代入码 136

6.3.2 枚举码 136

6.4 最近间隔和最近队列编码 138

6.4.1 最近间隔编码 138

6.4.2 最近队列编码 138

6.4.3 向前移编码 139

6.4.4 编码器的性能 140

6.5 基于段匹配的编码 140

6.5.1 概述 140

6.5.2 LZ77算法 140

6.5.3 LZ78算法 142

6.5.4 LZW算法 143

6.5.5 编码器的性能 145

6.5.6 LZ编码的主要应用 146

6.6 基于BT变换的编码 147

6.6.1 BWT算法描述 148

6.6.2 向前移再编码 149

6.6.3 游程编码 149

6.6.4 BWT的压缩性能 150

6.6.5 基于BWT的实用压缩算法 150

6.7 部分匹配预测编码 151

6.7.1 PPM算法描述 151

6.7.2 概率与加权值的计算 152

6.7.3 实用的PPM编码 154

6.8 上下文树加权编码 155

6.8.1 CWT算法描述 155

6.8.2 CWT编码的实现 157

6.8.3 CWT编码的性能 158

本章小结 160

思考题 160

习题 160

第7章 有损压缩理论基础 162

7.1 概述 162

7.1.1 有损压缩的基本概念 162

7.1.2 有损压缩关键技术 163

7.2 连续随机变量的AEP 164

7.3 率失真（R（D））函数 165

7.3.1 失真测度 165

7.3.2 R（D）函数的定义 167

7.3.3 几种重要的R（D）函数 168

7.4 香农下界 170

7.4.1 离散香农下界 170

7.4.2 连续香农下界 171

7.4.3 矢量香农下界 172

7.5 限失真信源编码定理 173

7.5.1 限失真信源编码定理 173

7.5.2 有损信源编码参数 173

7.6 高码率量化理论 174

7.6.1 高码率量化平均失真 174

7.6.2 固定高码率量化平均失真 175

7.6.3 熵约束高码率量化平均失真 178

7.6.4 高码率量化的性能 179

7.6.5 高码率量化理论与率失真理论 179

本章小结 180

思考题 181

习题 181

第8章 标量量化 182

8.1 量化的基本概念 182

8.1.1 量化器的模型 182

8.1.2 量化器的性能度量 183

8.1.3 量化器的分类 185

8.1.4 最佳量化器 185

8.2 定码率最佳标量量化器 186

8.2.1 最佳标量量化器的条件 186

8.2.2 最佳量化器的性质 188

8.2.3 最佳量化器设计算法 190

8.2.4 离散随机变量的最佳量化 191

8.3 均匀量化 192

8.3.1 均匀量化的性质 192

8.3.2 高分辨率均匀量化 193

8.3.3 语音信号的均匀量化 195

8.4 非均匀量化 196

8.4.1 非均匀量化的基本原理 196

8.4.2 对数压扩 197

8.4.3 分段均匀量化 198

8.4.4 高分辨率非均匀量化 199

8.5 自适应标量量化 201

8.5.1 前向自适应量化 201

8.5.2 后向自适应量化 202

8.5.3 自适应信号归一化 203

8.6 变码率最佳标量量化 203

8.6.1 量化器输出的熵编码 203

8.6.2 熵约束最佳标量量化的性能 204

本章小结 206

思考题 207

习题 207

第9章 矢量量化 209

9.1 概述 209

9.1.1 矢量量化的基本概念 209

9.1.2 量化器的性能度量 210

9.2 定码率最佳矢量量化 212

9.2.1 最佳矢量量化器的条件 212

9.2.2 最佳矢量量化器的性质 213

9.2.3 二维均匀量化 213

9.2.4 矢量量化的优点 214

9.3 定码率最佳矢量量化算法 216

9.3.1 最佳矢量量化基本算法 216

9.3.2 初始码书选择 218

9.3.3 矢量量化应用举例 219

9.4 无结构码书矢量量化 220

9.4.1 最近邻量化器 220

9.4.2 量化器复杂度 221

9.4.3 快速搜索算法 221

9.5 有结构码书矢量量化 222

9.5.1 树结构量化 222

9.5.2 乘积量化 223

9.5.3 多级量化 225

9.6 格型量化 226

9.6.1 格的基本概念 226

9.6.2 格矢量量化器 227

9.6.3 几何编码格型量化 229

9.7 有记忆矢量量化 230

9.7.1 反馈VQ 230

9.7.2 有限状态VQ 232

9.7.3 网格VQ 232

9.8 自适应矢量量化 233

9.8.1 概述 233

9.8.2 均值自适应VQ 233

9.8.3 增益自适应VQ 234

9.8.4 矢量激励编码 234

9.9 高码率矢量量化 235

9.9.1 变码率格VQ 235

9.9.2 高码率VQ的性能 236

本章小结 236

思考题 237

习题 237

第10章 预测编码 240

10.1 概述 240

10.2 最佳预测基本理论 241

10.2.1 最佳预测 241

10.2.2 矢量MMSE预测 244

10.2.3 线性预测 245

10.3 有限记忆线性预测 248

10.3.1 线性预测基本原理 248

10.3.2 高斯序列线性预测 249

10.4 差值编码 251

10.4.1 差值量化 251

10.4.2 差分脉冲编码调制 253

10.4.3 自适应脉冲编码调制 255

10.4.4 增量调制 256

10.5 语音线性预测编码 258

10.5.1 LPC语音编码的基本原理 258

10.5.2 码激励线性预测编码器 259

10.6 图像压缩中的预测编码 261

10.6.1 概述 261

10.6.2 JPEG-LS中的预测编码 262

10.7 视频压缩中的预测编码 263

10.7.1 概述 263

10.7.2 运动补偿技术 264

10.7.3 帧内预测编码 265

10.7.4 帧间预测编码 266

本章小结 267

思考题 267

习题 268

第11章 变换编码 270

11.1 概述 270

11.1.1 变换的一般概念 270

11.1.2 变换编码的基本原理 272

11.2 连续正交函数集 273

11.2.1 连续时间波形的正交展开 273

11.2.2 传统正交函数集 274

11.2.3 雷德马什（Rademacher）函数 275

11.2.4 哈尔（Haar）函数 275

11.2.5 沃尔什（Walsh）函数 276

11.3 离散正交变换 277

11.3.1 离散正交变换的性质 277

11.3.2 变换系数的最佳量化 279

11.3.3 变换编码增益 282

11.3.4 KL变换（KLT） 283

11.3.5 正交变换编码的性能 285

11.4 常用离散正交变换 285

11.4.1 离散傅里叶变换（DFT） 285

11.4.2 离散余弦变换（DCT） 286

11.4.3 Harr变换 287

11.4.4 Walsh变换 288

11.4.5 斜变换 290

11.4.6 若干正交变换基函数的波形比较 291

11.5 二维变换 292

11.5.1 可分离的二维变换 292

11.5.2 常用的二维变换 293

11.6 变换编码实例 294

11.6.1 静止图像压缩编码 294

11.6.2 音频压缩编码中的修正DCT 297

本章小结 298

思考题 299

习题 299

第12章 子带编码 302

12.1 概述 302

12.1.1 预备知识 302

12.1.2 子带编码的基本原理 304

12.1.3 子带编码的优缺点 305

12.2 双通道分析／综合子带编码系统 306

12.2.1 双正交滤波器组 307

12.2.2 正交滤波器组 309

12.3 多通道子带编码系统 310

12.3.1 树结构滤波器组 310

12.3.2 伪QMF（PQMF）滤波器组 311

12.4 子带编码系统的性能 312

12.4.1 双通道子带编码率失真函数 312

12.4.2 子带编码的压缩性能 312

12.5 子带编码技术的应用 314

12.5.1 语音子带编码 314

12.5.2 高质量音频编码 314

12.5.3 图像子带编码 315

12.5.4 视频子带编码 317

本章小结 318

思考题 319

习题 319

第13章 小波变换编码 321

13.1 小波变换的基本概念 321

13.2 多分辨率分析 323

13.2.1 概述 323

13.2.2 尺度方程分析 324

13.2.3 小波方程分析 325

13.3 离散快速小波变换 327

13.4 小波滤波器的设计 329

13.4.1 小波滤波器系数的性质 330

13.4.2 正交小波滤波器设计 330

13.4.3 双正交小波滤波器设计 331

13.5 基于小波变换的图像压缩 332

13.5.1 基本原理 332

13.5.2 嵌套零树小波（EZW）压缩 333

13.5.3 DWT与DCT的比较 334

本章小结 335

思考题 335

习题 336

第14章 分布信源编码 337

14.1 概述 337

14.2 无损DSC的理论基础 338

14.2.1 随机装箱 338

14.2.2 Slepian-Wolf（SW）定理 339

14.3 SW编码的实现：不对称SW编码 341

14.3.1 伴随式法 342

14.3.2 奇偶校验法 346

14.4 SW编码的实现：非不对称SW编码 347

14.4.1 时分系统 347

14.4.2 奇偶校验法 347

14.4.3 伴随式法 348

14.4.4 关于SW编码的注释 349

14.5 具有边信息的有损DSC理论 349

14.5.1 基本定理 349

14.5.2 二元对称信源的RWZ X|Y（D） 351

14.5.3 高斯信源的RWZ X|Y（D） 351

14.6 具有边信息的有损DSC的实现 353

14.6.1 嵌套码 353

14.6.2 嵌套码用于WZ编码 355

14.6.3 实际WZ编码系统与性能比较 356

14.6.4 关于WZ编码的注释 359

14.7 DSC的应用 359

14.7.1 无线传感网络 359

14.7.2 分布视频编码 360

14.7.3 生物计量安全 362

14.7.4 超光谱图像压缩 364

本章小结 365

思考题 366

习题 367

参考文献 369