lch02_数据无损压缩

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1、多媒体技术教程第2章数据无损压缩林福宗清华大学计算机科学与技术系linfz@mail.tsinghua.edu.cn2008年9月第2章数据无损压缩目录2.1数据的冗余2.3RLE编码2.1.1冗余概念2.4词典编码2.1.2决策量2.4.1词典编码的思想2.1.3信息量2.4.2LZ77算法2.1.4熵2.4.3LZSS算法2.1.5数据冗余量2.4.4LZ78算法2.2统计编码2.4.5LZW算法2.2.1香农-范诺编码参考文献和站点2.2.2霍夫曼编码2.2.3算术编码2011年

2、1月17日第2章数据无损压缩2of422.0数据无损压缩概述数据可被压缩的依据数据本身存在冗余听觉系统的敏感度有限视觉系统的敏感度有限三种多媒体数据类型文字(text)数据——无损压缩根据数据本身的冗余(Basedondataredundancy)声音(audio)数据——有损压缩根据数据本身的冗余(Basedondataredundancy)根据人的听觉系统特性(Basedonhumanhearingsystem)图像(image)/视像(video)数据——有损压缩根据数据本身的冗余(Base

3、dondataredundancy)根据人的视觉系统特性(Basedonhumanvisualsystem)2011年1月17日第2章数据无损压缩3of422.0数据无损压缩概述(续1)数据无损压缩的理论——信息论(informationtheory)1948年创建的数学理论的一个分支学科，研究信息的编码、传输和存储该术语源于ClaudeShannon(香农)发表的“AMathematicalTheoryofCommunication”论文题目，提议用二进制数据对信息进行编码最初只应用于通信工程领域，后来扩展到

4、包括计算在内的其他多个领域，如信息的存储、信息的检索等。在通信方面，主要研究数据量、传输速率、信道容量、传输正确率等问题。数据无损压缩的方法霍夫曼编码(Huffmancoding)算术编码(arithmeticcoding)行程长度编码(run-lengthcoding)词典编码(dictionarycoding)……2011年1月17日第2章数据无损压缩4of422.0数据无损压缩概述(续2)信息论之父介绍TheFatherofInformationTheory——ClaudeElwoodShannon

5、Born:30April1916inGaylord,Michigan,USADied:24Feb2001inMedford,Massachusetts,USAhttp://www.bell-labs.com/news/2001/february/26/1.html2011年1月17日第2章数据无损压缩5of422.0数据无损压缩概述(续3)ClaudeShannon——Thefoundingfatherofelectroniccommunicationsage；Americanmathematicalenginee

6、rIn1936~1940,MIT:Master'sthesis,AsymbolicanalysisofrelayandswitchingcircuitsDoctoralthesis:ontheoreticalgeneticsIn1948:Amathematicaltheoryofcommunication,landmark,climax(AnimportantfeatureofShannon'stheory:conceptofentropy)2011年1月17日第2章数据无损压缩6of422.1数据的冗余冗余

7、概念人为冗余在信息处理系统中，使用两台计算机做同样的工作是提高系统可靠性的一种措施在数据存储和传输中，为了检测和恢复在数据存储或数据传输过程中出现的错误，根据使用的算法的要求，在数据存储或数据传输之前把额外的数据添加到用户数据中，这个额外的数据就是冗余数据视听冗余由于人的视觉系统和听觉系统的局限性，在图像数据和声音数据中，有些数据确实是多余的，使用算法将其去掉后并不会丢失实质性的信息或含义，对理解数据表达的信息几乎没有影响数据冗余不考虑数据来源时，单纯数据集中也可能存在多余的数据，去掉这些多余数据并不会丢失

8、任何信息，这种冗余称为数据冗余，而且还可定量表达2011年1月17日第2章数据无损压缩7of422.1数据的冗余(续1)决策量(decisioncontent)在有限数目的互斥事件集合中，决策量是事件数的对数值在数学上表示为H=log(n)其中，n是事件数0决策量的单位由对数的底数决定Sh(Shannon)