信息论与编码ppt分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.5游程编码 线性码——码字长度正比于游程长度的编码 常称为A码——码长为块长整数倍 如：A3码(每块3bit)，A5码(每块5bit) [A3码]——每块3bit 游程长度 编码码字 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 8 9 10 11 12 13 14 000001 000010 000011 000100 000101 000110 000111 15 … 000000001 … 修正：按出现概率分组，每组用等长度编码。通常，短游程出现概率大，又可按游程长度分组、编码 5.6连续信源编码 最佳标量量化 均匀量化PCM 均匀量化输入-输出分层特性曲线 1）量化误差：也成为量化噪声，其功率取决于量化间隔 ，而与输入信号的功率和概率分布无关。 2）量化信噪比 假设量化误差e(n)符合均匀分布，则由于量化噪声，所得数字语音的信噪比为： 其中B为量化器字长。由上式知，信噪比取决于量化字长。 当要求60 dB的SNR时，B至少应取12，此时，对于带宽为4kHz的电话语音信号，若采样率为8kHz，则PCM要求的速率为8k ? 12＝96kbit/s。这样高的比特率是无法承受的，因而必须采用具有更高性能的编码方法。 SNR(dB)＝6.02B – 7.2 非均匀量化特性 语音非均匀量化特性 非均丹量化波形示意 非均匀量化PCM 二 波形编码 小信号概率高，大信号概率小。应采用非均匀量化: 小信号分层密，大信号分层稀！ 5.6连续信源编码 5.6连续信源编码 语音非均匀量化的实现 (1)μ 律压扩 (2)A律压扩 小信号扩张，大信号压缩后 再均匀量化 = 非均匀量化！ 5.6连续信源编码 压扩特性的数学表达式： (1)μ 律压扩 (2)A律压扩 = y sgnx= +1 , -1 , 符号函数 A律、μ律的数字实现 13折线 实现A律；15 折线 实现μ 律！ 13折线A律 15折线μ 律 5.6连续信源编码 矢量量化 LBG算法 相关信源编码 预测编码 差值编码：增量调制；差分脉冲编码调制；自适应差分 脉冲编码调制； 变换编码 子带编码: 语音信号 小波变换: 语音信号, 图像jpeg200 DCT变换: 图像编码jpeg 5.6连续信源编码 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.4变长码 香农编码方法 变长码的编码方法：根据概率分布，赋予不同的码长 设信源 若对ai编一个长度为ki的码字，使 规定 为整数时，上式取等号；非整数时，ki取 比它大一些的最接近整数，则满足上式的ki必存在。 异前置码 5.4变长码 二进制香农编码步骤为： 1. 将信源符号按概率排序：p(a1)≥p(a2)≥…≥p(an)； 2. 计算第i个码字(之前)的累加概率pa(xj) 3. 确定第i个码字的码长ki(整数)：-log2p(xi)≤ki＜1-log2p(xi) 4.将累加概率pa(xj)变为二进制数，并取其小数点后ki位，即为ai的编码 [说明]j=1时， pa(a1) = p(a0) =0 j=2时， pa(a2) = p(a1) + p(a0) = p(a1) j=3时， pa(a3) = p(a2) + p(a1) 因而pa(aj)表示：aj之前(不含aj)的各概率之和 5.4变长码 例: 有一单符