信源編碼技術(shù)課件

第五章信源編碼技術(shù)信源編碼理論是信息論中的重要組成部分，在本課程中則主要介紹信源編碼的實(shí)現(xiàn)技術(shù)及其原理。5.1取樣定理 低通信號(hào)的均勻取樣定理：截止頻率為赫茲的低通帶限信號(hào)，可由其在時(shí)間軸上以間隔（秒）的等間隔點(diǎn)上的取值唯一地確定。

用圖形表示即：

(a)(c)(d)(e)

0-2-02

0

1

低通信號(hào)的取樣(b)

PAM是脈沖載波序列的幅度隨消息信號(hào)變化的一種調(diào)制方式 除了脈沖振幅調(diào)制以外，還有脈沖相位調(diào)制（PPM）和脈沖寬度調(diào)制（PDM）。

PAM是脈沖編碼調(diào)制（PCM）的基礎(chǔ)。

自然取樣：脈沖信號(hào)的幅度（頂部）隨信號(hào)的大小而自然變化

平頂取樣中取樣信號(hào)的所有脈沖形狀相同，但其幅度取決于瞬時(shí)取樣值，如圖

5.2脈沖振幅調(diào)制（PAM）自然取樣和平頂取樣波形圖

(a)(b))-

(a)(b)(c)自然取樣信號(hào)及其頻譜

-(a)(b)(c)-(d)平頂取樣信號(hào)及其頻譜

5.3量化

定義：實(shí)際取樣所得的PAM信號(hào)變換為取值域（振幅域）上離散值的過(guò)程叫作量化。均勻量化

概念：均勻量化量化區(qū)間量化電平量化間隔

信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍量化誤差量化噪聲 量化信噪比均勻量化后的信噪比：對(duì)于均勻分布的信號(hào)：

非均勻量化利用壓擴(kuò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非均勻量化

壓縮均勻量化編碼譯碼擴(kuò)張f(t)f’(t)信道(a)輸出輸入輸出輸入擴(kuò)張壓縮小信號(hào)大信號(hào)（b）

-3/4-1/2-1/413/41/21/4-11111xxxx1110xxxx1101xxxx1100xxxx1011xxxx1010xxxx1001xxxx1000xxxx0000xxxx0001xxxx0010xxxx0011xxxx0100xxxx0101xxxx0110xxxx0111xxxx1/41/21-1-1/2-1/4(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)

5.4脈沖編碼調(diào)制(PCM)

編碼：若用二進(jìn)制數(shù)字對(duì)上述A律各量化電平進(jìn)行編碼，則一個(gè)PAM樣值需8位二進(jìn)制數(shù)，記為

一個(gè)PCM碼組的8位碼分配如下： 極性碼

段落碼

段內(nèi)碼

碼型：段落碼采用折疊碼（如上圖）

段內(nèi)碼采用自然碼編碼各段起始電平和各段內(nèi)碼的權(quán)位

段序號(hào)段落段內(nèi)代碼起始電平876543211024512256128643216051225612864256128643212864321664321683216841684284218421例：設(shè)輸入信號(hào)樣值為+276Δ

11010001

PCM一次群

PCM系統(tǒng)性能

PCM信號(hào)帶寬：頻帶利用率為2波特/HZ

時(shí)

量化信噪比

誤碼信噪比

（a）tf(t)0最大可能斜率＝碼0t（b）增量調(diào)制波形

脈

沖編碼器積分器低

通濾波器積分器時(shí)鐘脈沖＋

－AB

系統(tǒng)簡(jiǎn)化框圖

取樣頻率

帶寬

量化信噪比誤碼信噪比

與PCM系統(tǒng)的比較

n01234567PCM(dB)40302010

ADPCM譯碼器框圖

自適應(yīng)逆量化器PCM碼/線(xiàn)性碼自適應(yīng)預(yù)測(cè)器量化尺度適配器同步編碼調(diào)整＋＋32kb/sADPCM

輸入再建信號(hào)量化差值信號(hào)信號(hào)估值64kb/sPCM

輸出5.6語(yǔ)音壓縮編碼簡(jiǎn)介

語(yǔ)音編碼技術(shù)可以分為兩大類(lèi)： 波形編碼:PCM、等

參量編碼:參量編碼，傳送語(yǔ)音生成模型的基 本參數(shù)以及適當(dāng)?shù)募?lì)信號(hào)。語(yǔ)音的生成模型

參量編碼器——LPC聲碼器

語(yǔ)音輸入語(yǔ)音輸出緩沖器線(xiàn)性預(yù)測(cè)量化編碼器清濁音檢出基

音檢

出編碼器編碼器編碼器譯碼器譯碼器譯碼器合成器基音激勵(lì)噪音激勵(lì)信道頻譜包絡(luò)ADPCM矢量量化量化濾波濁清音信息

多脈沖激勵(lì)線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼（MPLP或MPC）

緩沖器語(yǔ)音輸入線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼濾波器激勵(lì)脈沖源編碼器編碼器譯碼器譯碼器語(yǔ)音合成誤差頻率加權(quán)＋

—語(yǔ)音塊信道最佳脈沖位置和幅度語(yǔ)音輸出

5.7 圖像壓縮編碼

基本的圖像編碼法分類(lèi)

預(yù)測(cè)法

幀內(nèi)編碼 一維DPCM二維DPCM自適應(yīng)DPCM

幀間編碼幀間DPCM運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償法條件像素補(bǔ)充法幀間、幀內(nèi)自適應(yīng)法復(fù)合差值法變換法幀內(nèi)變換DFT、WHT、KLT、HT、ST、DCT、DWT等幀間變換三維余弦變換混合法幀內(nèi)編碼行內(nèi)變換/行間DPCM幀內(nèi)幀間混合編碼幀內(nèi)余弦變換/幀間DPCM幀內(nèi)傅氏變換/幀間DPCM

圖象壓縮傳輸系統(tǒng)框圖

函數(shù)變換壓縮編碼，簡(jiǎn)稱(chēng)變換編碼 將空間域表示的信號(hào)通過(guò)正交變換變換到其它變換域中去，達(dá)到簡(jiǎn)化的目的，而后再進(jìn)行壓縮編碼的方法圖象變換編碼原理圖

DCT一維正交變換與逆變換表達(dá)式

以8×8為例，設(shè)一個(gè)8×8圖象樣值的方塊如下：

經(jīng)DCT變換后可得系數(shù)矩陣為：

9量化后（量化間距為9）的Tc系數(shù)矩陣

Zig－Zag游程編碼

Z形掃描

游程1000255

幅值－2－1－1－1－10熵編碼:熵編碼是一種根據(jù)符號(hào)出現(xiàn)的概率值大小進(jìn)行編碼的方式。概率大的分配短碼，概率小的則分配長(zhǎng)碼,以獲得最小平均碼長(zhǎng)。應(yīng)滿(mǎn)足譯碼的唯一性和即時(shí)譯碼的要求。例：預(yù)測(cè)編碼

DPCM預(yù)測(cè)編碼

例輸入為[0121222344]0 121222344 001 21