数据压缩预测编码讲述.ppt

第5章 预测编码 具有M 种取值的符号序列 ，第L 符号的熵满足： 第5章 预测编码 5.1 DPCM基本原理 工作过程：1）先发送 2）在 基础上进行预测，得到预测值； 3）差分，量化和编码 4）重复一样的过程，预测器必须相同 5.2 最佳线性预测 非时变线性预测： 预测误差： 一、MMSE线性预测 预测误差的均方值 MSE最小的必要条件 5.2 最佳线性预测 定义自相关函数 得到 由于自相关函数满足 当 广义平稳时有 5.2 最佳线性预测 得到 实对称的 Toeplitz矩阵，正定，可逆。 如果 各态历经的且N 足够大 由上述方法求出的最佳预测系数得到的最小均方误差 5.2 最佳线性预测 二、预测阶数的选择 当N 足够大使预测误差不相关 再增大N 不会使均方误差在减小。 若 为N 阶马尔克夫过程，则用N 阶预测。 例5-2 设 为一阶马尔克夫序列，其相关系数 求解 的公式 若N =1，则 5.2 最佳线性预测 误差： 有 若加大N =2, 与N =1时的预测表达式完全相等。 5.3 音频信号与听觉感知 人耳可听到的声音频率范围：20Hz~20KHz 一、语音信号的时域冗余度 1、幅度非均匀分布 2、样本间的相关性 3、基音之间的相关性 语音 浊音（嗓音） 清音（非嗓音） 4、话音间隔 5、长时自相关函数 5.3 音频信号与听觉感知 二、语音信号的频域冗余度 1、非均匀的长时功率谱密度 2、语音特有的短时功率谱密度 5.3 音频信号与听觉感知 三、单音的听觉感知 人类听觉系统（HAS,Human Auditory System） 带通滤波器组，一系列带宽递增的带通滤波器组成 可闻阈（听觉阈）：人耳刚能听见的声压级 疼痛阈：使人耳有痛感的声压级 听觉范围：疼痛阈和可闻阈之差 HAS表现特性（纯音） 1）响度：与频率有关 1kHz/10dB 200Hz/30dB 2）频率：可闻阈与频率有关 2~4kHZ 低 40Hz或16kHz高 3）相位：对相位感知不敏感 5.3 音频信号与听觉感知 三、多音的掩蔽效应 掩蔽效应：一个声音的存在会影响人耳对另一 个声音的听觉能力。 掩蔽阈：单音都有一个掩蔽阈 其声压级越高，对其周围频率声音的 掩蔽效应越强。 5.4 语音信号的预测编码 一、基于预测的语音压缩技术 波形编码：被编码的语音信号与重建信号波形基 本相同。 语声编码：重建信号听起来与原始声音基本一样 混合编码：综合两种方法 。 几个阶段： 1）增量调制 DM, Delta modulation 5.4 语音信号的预测编码 2）DPCM 3）ADPCM 预测器或量化器中引入自适应调节 1986-1990 ITU-T 制定的语音编码标准技术基础 4）LPC声码器： 不传送预测误差，传送参数 波形编码 参数编码 5.4 语音信号的预测编码 5）混合编码 RELP: 残差激励线性预测 CELP：码激励线性预测（1984 提出） LD-CELP：低时延的码激励线性预测（G.728建议，1992） ACELP：代数码激励线性预测（G.723.1建议，1996） CS-ACELP：共轭结构代数码激励线性预测（G.729建议，1996） 5.5 静止图像的预测编码 一、预测器设计 1、预测器 一维预测： 二维预测： 三维预测： 2、相关性的强弱 3、阶数选择 4、预测器实现 5、系数确定 5.5 静止图像的预测编码 二、JPEG无损压缩模式 空间域无量化DPCM，Huffman或算术编码 5.5 静止图像的预测编码 三、JPEG-LS压缩标准 近无损、无损压缩标准，1998正式公布 JPEG-LS编码系统 1）基于上下文的建模 计算其邻域点变化量 判断进入预测还是游程 5.5 静止图像的预测编码 2）预测 自适应非线性预测