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1、数据压缩技术的应用与研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2数据压缩技术的应用与研究1引言多媒体计算机技术、计算机网络技术以及现代多媒体通信技术正在向着信息化、高速化、智能化迅速发展。随着各个领域的应用与发展,各个系统的数据量越来越大,给数据的存储、传输以及有效、快速获取信息带来了严重的障碍。因此数据压缩技术成为解决这一问题的关键技术。2数据压缩的概念数据压缩就是用最少的数码来表示信号,以便能较快地传输各种信号(如传真、图像、语音等),用现
2、有的通信干线并行开通更多的多媒体业务(如各种增值业务),压缩数据的存储容量(如CD-ROM、VCD、DVD等),降低发信机功率。这对移动通信系统尤为重要。由此看来,通讯时间、传输带宽、存储空间等,甚至发射能量,都可能与数据压缩的效果相关。3数据压缩的基本原理数据压缩的基本理论最初来源于仙侬的信息论。仙侬信息论告诉我们,信源的熵是信源无失真编码的极限,也就是说,不论采取何种压缩算法,其压缩后的数码率不会小于该数据的熵,如果小于的话,那么这种压缩必然是失真的,而对信源进行有失真编码时,又要遵循信息论中率失真函数的关系。如图1数字系统传输模型所示,信
3、源编码和信源解码统称为信源编码(点划线以左部分),而信道编码和信道解码也统称为信道编码,信源编码和信道编码都是信息科学的重要分支。其中信源编码主要解决有效性问题。通过对信源的压缩、扰乱、加密等一系列处理,力求用最少的数码传输最大的信息量,使信号更适宜传输,因此从信息论角度看,信源编码的一个主要目的,就是要解决数据的压缩问题,它构成了数据压缩的理论基础;信道编码主要解决可靠性问题。4数据压缩技术的分类尽管仙侬论述了信息编码应遵循的规律,却并未给出具体的编码方法。因此,广大的编码研究者不断提出各种各样的编码方法。因为信号空间的几种形式是相互关联的,
4、比如存储空间的减少也意味着传输效率的提高与占用带宽的节省,也就是说,只要采用某种方法来减小某一信号空间,都能压缩数据。activelycarryoutthelawoncivilairdefenseeducation,drawnoutoftheairdefenseinPingliangcityBuildingundereasyfare,dailyspecialinspectionandregulation,overfulfilledtheprovinceupperandlowerknotsofupto500,000yuanfeecollectio
5、ntasks.5,furtherstandardizeinternalmanagement,improvestaffquality.Adheretothe图1数字传输系统模型图数据压缩的分类方法也很多,并且尚未统一。图2按照一般分类方法,给出了实用的数据压缩技术的简单分类。其中,哈夫曼编码、LZW编码较为常用,小波变换编码、分形编码为较为前沿的压缩技术。图2数据压缩技术分类5数据压缩技术的标准表1是1990年以后形成的主要数据压缩标准及其应用。这些标准的建立极大地推进了数据压缩技术的实用化、产品化,而全球化的技术竞争、标准开放和经济一体的潮流,
6、反过来又强烈地刺激到信源编码理论研究的进一步展。6数据压缩技术的应用数据压缩技术,广泛应用于工业、农业、国防、军事、科技、建筑、机械电子、航空航天、影视新闻、天文、气象、卫星、遥感、物探、海洋、环保等各个领域,成为人类生活中不可缺少的重要组成部分。如多媒体网络存储、传输系统、多媒体通信、移动通信等等。但数据压缩技术在各方面应用时,采用哪种压缩方法,要根据信号类型和应用目的不同等具体需要而定。一般较为常用的是LZW压缩技术,因为LZW算法不但速度快,而且对各种类型的计算文件都有较好的压缩效果,如WinZip等压缩软件工具均以LZW算法为理论基础。
7、下面仅以LZW压缩技术为例,简单介绍一下其编码方法及编码过程。例如:在网络通信应用中,要求对一个最简单的三字母字符串ababcbababaaaaaaa进行LZW编码,如表2编码字串表所示。首先初始化字串表,将字母a、b、c放入表中,并分别赋予3个码值(前3行),然后从第1activelycarryoutthelawoncivilairdefenseeducation,drawnoutoftheairdefenseinPingliangcityBuildingundereasyfare,dailyspecialinspectionandregul
8、ation,overfulfilledtheprovinceupperandlowerknotsofupto500,000yuanfeecollect
