第1章 引言 1
1.1压缩技术 3
1.1.1无损压缩 3
1.1.2有损压缩 4
1.1.3性能的测量 4
1.2建模与编码 5
1.3小结 8
1.4项目与习题 8
第2章 无损压缩的数学预备知识 9
2.1概述 9
2.2信息论简介 9
2.3模型 18
2.3.1物理模型 18
2.3.2概率模型 19
2.3.3马尔可夫模型 19
2.3.4复合信源模型 21
2.4编码 22
2.4.1独特可译码 22
2.4.2前缀码 25
2.4.3 Kraft-McMillan不等式 25
2.5算法信息论 28
2.6最小描述长度原则 28
2.7小结 29
2.8项目与习题 30
第3章 霍夫曼编码 32
3.1概述 32
3.2霍夫曼编码算法 32
3.2.1最小方差霍夫曼码 35
3.2.2范式霍夫曼码 37
3.2.3有限长度的霍夫曼码 39
3.2.4霍夫曼码的最优性 41
3.2.5霍夫曼码的长度 42
3.2.6扩展霍夫曼码 44
3.2.7霍夫曼码的实现 46
3.3非二进制霍夫曼码 49
3.4自适应霍夫曼编码 51
3.4.1更新过程 52
3.4.2编码过程 54
3.4.3解码过程 56
3.5 Golomb码 57
3.6 Rice码 58
3.7 Tunstall码 60
3.8霍夫曼编码的应用 62
3.8.1无损图像压缩 62
3.8.2文本压缩 63
3.8.3音频压缩 64
3.9小结 65
3.10项目与习题 66
第4章 算术编码 68
4.1概述 68
4.2引言 68
4.3为一个序列编码 69
4.3.1生成标签 70
4.3.2解读标签 75
4.4生成二进制码 77
4.4.1算术代码的独特性和效率 77
4.4.2算法实现 80
4.4.3整数实现 84
4.5自适应算术编码 91
4.6二进制算术编码 91
4.6.1 QM编码器 95
4.6.2 MQ编码器 95
4.6.3 M编码器 96
4.7霍夫曼编码与算术编码的对比 97
4.8应用 99
4.9小结 99
4.10项目与习题 100
第5章 词典方法 102
5.1概述 102
5.2引言 102
5.3静态词典 103
5.4自适应词典 105
5.4.1 LZ77方法 105
5.4.2 LZ78方法 109
5.5应用 114
5.5.1文件压缩——UNIX compress 115
5.5.2图像压缩——图形交换格式 115
5.5.3图像压缩——可移植网络图形 116
5.5.4调制解调器中的压缩——V.42 bis 117
5.6超越压缩——Lempel-Ziv复杂度 118
5.7小结 120
5.8项目与习题 120
第6章 基于上下文的压缩 123
6.1概述 123
6.2引言 123
6.3部分匹配预测 124
6.3.1基本算法 124
6.3.2转义符号 129
6.3.3上下文的长度 130
6.3.4排除原则 131
6.4 Burrows-Wheeler变换 131
6.5 Buyanovsky关联编码器（ACB） 135
6.6动态马尔可夫压缩 136
6.7小结 138
6.8项目与习题 138
第7章 无损图像压缩 139
7.1概述 139
7.2引言 139
7.3 CALIC 141
7.4 JPEG-LS 144
7.5使用条件平均值进行预测 146
7.6多分辨率方法 147
7.7传真编码 151
7.7.1游程长度编码 151
7.7.2 CCITT第3组与第4组——建议T.4与T.6 152
7.7.3 JBIG 154
7.7.4 MH、MR、MMR和JBIG的对比 158
7.7.5 JBIG2-T.88 159
7.8 MRC-T.44 160
7.9小结 162
7.10项目与习题 162
第8章 有损编码的数学预备知识 164
8.1概述 164
8.2引言 164
8.3失真度标准 166
8.3.1人类视觉系统 168
8.3.2听觉 169
8.4信息论回顾 169
8.4.1条件熵 170
8.4.2平均互信息 171
8.4.3微分熵 172
8.5率失真理论 175
8.6模型 181
8.6.1概率模型 181
8.6.2线性系统模型 183
8.6.3物理模型 187
8.7小结 187
8.8项目与习题 188
第9章 标量量化 189
9.1概述 189
9.2引言 189
9.3量化问题 189
9.4均匀量化器 193
9.5自适应量化 201
9.5.1前向自适应量化 201
9.2.5后向自适应量化 203
9.6非均匀量化 208
9.6.1 pdf 优化量化 209
9.6.2压扩量化 212
9.7熵编码量化 217
9.7.1 Lloyd-Max量化器输出的熵编码 217
9.7.2熵约束量化 217
9.7.3高速率最优量化 218
9.8小结 221
9.9项目与习题 221
第10章 矢量量化 223
10.1概述 223
10.2引言 223
10.3矢量量化器相对于标量量化器的优势 225
10.4 Linde-Buzo-Gray算法 229
10.4.1初始化LBG算法 233
10.4.2空单元格问题 237
10.4.3用LBG压缩图像 237
10.5树状结构的矢量量化器 240
10.5.1树状结构矢量量化器的设计 243
10.5.2剪枝树状结构矢量量化器 244
10.6结构化矢量量化器 244
10.6.1金字塔矢量量化 245
10.6.2极矢量量化器和球面矢量量化器 246
10.6.3格型矢量量化器 246
10.7矢量量化的变体 250
10.7.1增益-形状矢量量化 250
10.7.2去均值矢量量化器 250
10.7.3分类矢量量化 251
10.7.4多级矢量量化 251
10.7.5自适应矢量量化 252
10.8网格编码量化 253
10.9小结 256
10.10项目与习题 257
第11章 差分编码 259
11.1概述 259
11.2引言 259
11.3基本算法 261
11.4 DPCM中的预测 264
11.5自适应DPCM 268
11.5.1 DPCM中的自适应量化 269
11.5.2 DPCM中的自适应预测 269
11.6增量调制 272
11.6.1常因子自适应增量调制（CFDM） 273
11.6.2连续可变斜率增量调制 274
11.7语音编码 274
11.8图像编码 277
11.9小结 279
11.10项目与习题 279
第12章 变换、子带与小波的数学预备知识 281
12.1概述 281
12.2引言 281
12.3矢量空间 281
12.3.1点积或内积 282
12.3.2矢量空间 283
12.3.3子空间 284
12.3.4基 284
12.3.5内积的正式定义 285
12.3.6正交集与标准正交集 285
12.4傅里叶级数 286
12.5傅里叶变换 288
12.5.1帕伐瓦尔定理 289
12.5.2调制性质 290
12.5.3卷积定理 290
12.6线性系统 290
12.6.1时不变 291
12.6.2传递函数 291
12.6.3冲激响应 292
12.6.4滤波器 293
12.7采样 295
12.7.1理想采样——频域视角 295
12.7.2理想采样——时域视角 296
12.8离散傅里叶变换 298
12.9 Z变换 299
12.9.1查表法 302
12.9.2部分分式展开 302
12.9.3长除 306
12.9.4 Z变换的性质 306
12.9.5离散卷积 307
12.10小结 308
12.11项目与习题 308
第13章 变换编码 310
13.1概述 310
13.2引言 310
13.3变换 313
13.4所关心的变换 317
13.4.1 Karhunen-Loeve变换 317
13.4.2离散余弦变换 318
13.4.3离散正弦变换 320
13.4.4离散Walsh-Hadamard变换 320
13.5变换系数的量化与编码 321
13.6在图像压缩中的应用——JPEG 327
13.6.1变换 327
13.6.2量化 328
13.6.3编码 329
13.6.4格式——JFIF 332
13.7 MDCT在音频压缩中的应用 334
13.8小结 336
13.9项目与习题 337
第14章 子带编码 339
14.1概述 339
14.2引言 339
14.3滤波器 343
14.4基本子带编码算法 348
14.4.1分析 349
14.4.2量化与编码 349
14.4.3合成 350
14.5滤波器组设计 350
14.5.1降采样 351
14.5.2升采样 353
14.6使用两通道滤波器组的完美 354
重构 354
14.6.1两通道PR正交镜像滤波器 357
14.6.2功率对称FIR滤波器 359
14.7 M频带正交镜像滤波器组 360
14.8多相分解 362
14.9 比特分配 366
14.10在语音编码中的应用G.722 368
14.11在音频编码中的应用——MPEG音频 369
14.12在图像压缩中的应用 369
14.12.1分解图像 371
14.12.2对子带进行编码 373
14.13小结 374
14.14项目与习题 375
第15章 小波 377
15.1概述 377
15.2引言 377
15.3小波 379
15.4多分辨率分析和尺度函数 383
15.5用滤波器实现 388
15.5.1尺度变换与小波系数 390
15.5.2小波族 392
15.6双正交小波 394
15.7提升 397
15.8小结 400
15.9项目与习题 401
第16章 基于小波的图像压缩 402
16.1概述 402
16.2引言 402
16.3嵌入式零树编码器 404
16.4多级树集合分裂 410
16.5 JPEG 2000 415
16.5.1色彩分量变换 416
16.5.2分片 417
16.5.3小波变换 417
16.5.4量化 418
16.5.5第Ⅰ层编码 419
16.5.6第Ⅱ层编码 425
16.5.7 JPEG 2000比特流 426
16.6小结 430
16.7项目与习题 430
第17章 音频编码 432
17.1概述 432
17.2引言 432
17.2.1频谱屏蔽 433
17.2.2时间屏蔽 434
17.2.3心理声学模型 434
17.3 MPEG音频编码 435
17.3.1第Ⅰ层编码 435
17.3.2第Ⅱ层编码 437
17.3.3第Ⅲ编码——MP3 437
17.4 MPEG高级音频编码 440
17.4.1 MPEG-2 AAC 441
17.4.2 MPEG-4 AAC 444
17.5 Dolby AC-3 （Dolby Digital） 445
17.6其他标准 446
17.7小结 447
第18章 分析/合成与合成分析方案 448
18.1概述 448
18.2引言 448
18.3语音压缩 449
18.3.1信道声码器 450
18.3.2线性预测编码器（美国政府标准LPC-10） 451
18.3.3码激励线性预测（CELP） 457
18.3.4正弦编码器 459
18.3.5混合激励线性预测（MELP） 461
18.4宽带语音压缩ITU-T G.722.2 463
18.5互联网应用的语音编码 464
18.5.1 iLBC 464
18.5.2 G.729 468
18.5.3 SILK 471
18.6图像压缩 473
18.7小结 478
18.8项目与习题 479
第19章 视频压缩 480
19.1概述 480
19.2引言 480
19.3运动补偿 481
19.4视频信号表示 483
19.5 ITU-T建议书H.261 488
19.5.1运动补偿 488
19.5.2环路滤波器 489
19.5.3变换 490
19.5.4量化与编码 490
19.5.5速率控制 491
19.6基于模型的编码 492
19.7非对称应用 493
19.8 MPEG-1视频标准 494
19.9 MPEG-2视频标准H.262 496
19.10 ITU-T建议书H.263 498
19.10.1不受限运动矢量模式 500
19.10.2基于语法的算术编码模式 500
19.10.3高级预测模式 500
19.10.4 PB帧模式和改进的PB帧模式 500
19.10.5先进的帧内编码模式 500
19.10.6块效应消除滤波模式 501
19.10.7参考图片选择模式 501
19.10.8时间、SNR和空间伸缩性模式 501
19.10.9参考图片重新采样 501
19.10.10降低分辨率的更新模式 501
19.10.11交替帧间变长编码模式 501
19.10.12改进量化模式 501
19.10.13增强型参考图片选择模式 502
19.11 ITU-T建议书H.264 502
19.11.1运动补偿预测 503
19.11.2变换 503
19.11.3帧间预测 504
19.11.4量化 504
19.11.5编码 506
19.12 MPEG-4第二部分 506
19.13数据包视频 507
19.13.1 ATM网络 508
19.13.2 ATM网络中的压缩问题 508
19.13.3数据包视颜的压缩算法 509
19.14小结 510
19.15 项目与习题 510
附录A概率与随机过程 511
A.1概率 511
A.1.1发生频率 511
A.1.2信任度量 512
A.1.3公理方法 513
A.2随机变量 514
A.3分布函数 515
A.4期望 517
A.4.1均值 518
A.4.2二阶矩 518
A.4.3方差 518
A.5分布的类型 519
A.5.1均匀分布 519
A.5.2高斯分布 519
A.5.3拉普拉斯分布 519
A.5.4伽玛分布 519
A.6随机过程 520
A.7项目与习题 521
附录B 矩阵概念简要回顾 522
B.1矩阵 522
B.2矩阵运算 523
附录C根格 527
参考文献 529
索引 544