數據壓縮（第3版）

本書的基本內容是高等學校電子信息科學與工程類專業本科生的教材或教學參考書，全書可用於研究生“數據壓縮”或“信源編碼”課程的教學參考，同時也適合從事數字通信、廣播電視、消費電子、多媒體技術、遙感遙測、安防監控和計算機套用等工作的科技人員自學。全書共8章：第1章“緒論”點明數據壓縮的兩個基本問題：“為什麼壓縮”和“壓縮什麼”。第2章“信源的數位化與壓縮系統評價”和第3章“理論極限與基本途徑”，是數據壓縮的理論基礎。第4章“統計編碼”不但是無失真數據壓縮的基本手段，也常成為其它壓縮技術的組成部分, 討論了行之有效的數據和檔案壓縮算法。第5章“預測編碼”和第6章“變換編碼”, 是限失真信源編碼的主要原理和方法，結合語音、圖像和電視等具體信源，介紹了有關算法和標準。第7章“分析-綜合編碼”和第8章“視頻編碼標準與進展簡介”，引述了音像壓縮的新方法和國內外新標準，供有志深入者參考。

基本介紹

• 書名：數據壓縮（第3版）
• 作者：吳樂南
• ISBN：9787121177569
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2012-08-01
• 章節：8章

圖書內容

本書系“普通高等教育‘十一五’國家級規劃教材”；第3版是在前兩版的基礎上的修訂、補充和更新，繼續講述數據壓縮的基本理論、實用技術、先進標準和具體套用。

全書共8章：第1章“緒論”點明數據壓縮的兩個基本問題：“為什麼壓縮”和“壓縮什麼”。第2章“信源的數位化與壓縮系統評價”和第3章“理論極限與基本途徑”，是數據壓縮的理論基礎。第4章“統計編碼”不但是無失真數據壓縮的基本手段，也常成為其它壓縮技術的組成部分, 討論了行之有效的數據和檔案壓縮算法。第5章“預測編碼”和第6章“變換編碼”, 是限失真信源編碼的主要原理和方法，結合語音、圖像和電視等具體信源，介紹了有關算法和標準。第7章“分析-綜合編碼”和第8章“視頻編碼標準與進展簡介”，引述了音像壓縮的新方法和國內外新標準，供有志深入者參考。

本書的基本內容是高等學校電子信息科學與工程類專業本科生的教材或教學參考書，全書可用於研究生“數據壓縮”或“信源編碼”課程的教學參考，同時也適合從事數字通信、廣播電視、消費電子、多媒體技術、遙感遙測、安防監控和計算機套用等工作的科技人員自學。

目 錄

第1章 緒論

1.1 什麼是數據壓縮

1.2 數據壓縮的必要性

1.3 數據壓縮技術的分類

1.3.1 數據壓縮的一般方法

1.3.2 可逆壓縮

1.3.3 不可逆壓縮

1.3.4 實用的數據壓縮技術

1.4 數據壓縮的標準和套用

習題與思考題

第2章 信源的數位化與壓縮系統評價

2.1 取樣

2.1.1 取樣定理

2.1.2 內插恢復

2.1.3 其他表述

2.2 標量量化

2.2.1 量化誤差

2.2.2 均勻量化

2.2.3 最佳量化

2.2.4 壓擴量化

2.3 矢量量化

2.3.1 基本原理

*2.3.2 碼書的設計

2.4 信號壓縮系統的性能評價

2.4.1 信號質量：客觀度量

2.4.2 信號質量：主觀度量

2.4.3 比特率

2.4.4 複雜度

2.4.5 通信時延

2.4.6 編碼與數字通信系統的性能空間

習題與思考題

第 3章 理論極限與基本途徑

3.1 離散無記憶信源

3.1.1 自信息量和一階熵

3.1.2 基本途徑之一——機率匹配

3.2 聯合信源

3.2.1 聯合熵與條件熵

3.2.2 基本途徑之二——對獨立分量進行編碼

3.3 隨機序列

3.3.1 極限熵

3.3.2 基本途徑之三——利用條件機率

3.3.3 基本途徑之四——利用聯合機率

3.3.4 基本途徑之五——對平穩子信源進行編碼

3.4 率失真理論

3.4.1 率失真函式的基本含義

3.4.2 離散信源的率失真函式

習題與思考題

第 4章 統計編碼

4.1 基本原理

4.1.1 檔案的冗餘度類型

4.1.2 編碼器的數學描述

4.1.3 變長碼的基本分析

4.1.4 惟一可解碼的存在

4.1.5 惟一可解碼的構造

4.2 霍夫曼編碼

4.2.1 霍夫曼碼的構造

4.2.2 信源編碼基本定理

4.2.3 截斷霍夫曼編碼

4.2.4 自適應霍夫曼編碼

4.3 Golomb編碼與通用變長碼

4.3.1 一元碼

4.3.2 Golomb編碼

4.3.3 指數Golomb碼

4.3.4 通用變長碼

4.4 遊程編碼

4.4.1 基本方法分析

4.4.2 二值圖像的遊程編碼

4.4.3 連續色調圖像的二維編碼

4.5 算術編碼

4.5.1 多元符號編碼原理

4.5.2 二進制編碼

4.5.3 二進制解碼

4.5.4 Q(s)的確定與編碼效率

4.5.5 算術碼評述

4.6 基於字典的編碼

4.6.1 LZ碼基本概念

4.6.2 LZW算法

4.6.3 通用編碼評述

習題與思考題

第5章 預測編碼

5.1 DPCM的基本原理

5.2 最佳線性預測

5.2.1 MMSE線性預測

5.2.2 預測階數的選擇

5.3 音頻信號與聽覺感知

5.3.1 語音信號的時域冗餘度

5.3.2 語音信號的頻域冗餘度

5.3.3 單音的聽覺感知

5.3.4 多音的掩蔽效應

5.4 語音信號的預測編碼

5.4.1 技術與標準的沿革

5.4.2 LPC語音合成模型

5.4.3 線性預測合成—分析編碼

5.5 靜止圖像的預測編碼

5.5.1 幀內預測器的設計

5.5.2 JPEG的無損壓縮模式

5.5.3 JPEG-LS壓縮標準

5.5.4 H.264和AVS的幀內預測模式

5.6 視頻信號與視覺感知

5.6.1 電視信號概述

5.6.2 數位電視的編碼參數

5.6.3 CIF格式與SIF格式

5.6.4 電視圖像信號的時間冗餘度

5.6.5 人的視覺感知特性

5.7 活動圖像的預測編碼

5.7.1 幀間預測編碼的發展

5.7.2 二維運動估計的基本概念及方法

5.7.3 塊匹配運動估計

5.7.4 H.264的宏塊劃分

習題與思考題

第6章 變換編碼

6.1 基本原理

6.2 離散正交變換

6.2.1 基本概念

6.2.2 KL變換

6.2.3 圖像編碼中的正交變換

6.2.4 DCT

6.2.5 基於DCT的整數變換

6.3 圖像的正交變換編碼

6.3.1 變換矩陣的選擇

6.3.2 變換域係數的選擇

6.3.3 係數的量化

6.3.4 JPEG的操作模式和數據組織

6.3.5 JPEG的系統描述 6.4 MDCT

*6.5 深化認識

習題與思考題

第 7章 分析—綜合編碼

7.1 子帶分析

7.1.1 子帶編碼的主要特點

7.1.2 整數半帶濾波器組

7.1.3 二維子帶分解

7.1.4 正交鏡像濾波器組

7.2 寬頻聲音的子帶編碼

7.2.1 寬頻音頻編碼的特點

7.2.2 寬頻音頻編碼的標準考慮

7.2.3 MPEG音頻編碼標準的發展

7.2.4 音響信號壓縮的分析模型

7.2.5 動態碼位分配及其MPEG實現

*7.3 小波分析簡介

7.3.1 基本觀念

7.3.2 小波基的選擇

7.3.3 第一代小波構造的統一框架

7.3.4 第二代小波構造的統一框架

7.3.5 提升格式的特點

7.4 靜止圖像的小波變換編碼

7.4.1 圖像DWT係數的零樹結構

7.4.2 圖像DWT係數編碼的SPIHT算法

7.4.3 JPEG 2000的發展歷程

7.4.4 JPEG 2000特徵集

7.4.5 JPEG 2000圖像編碼算法

*7.5 從波形基編碼到模型基編碼

7.5.1 基於信源模型的圖像編碼技術分類

7.5.2 分形圖像編碼簡介

7.5.3 模型基圖像編碼的基本思想

7.5.4 MPEG-4中的人臉模型化定義

7.5.5 模型基輔助的視頻混合編碼示例

習題與思考題

第 8章 視頻壓縮編碼的國際標準簡介

8.1 H.261建議

8.1.1 基本原理

8.1.2 壓縮模式與算法

8.2 MPEG-1視頻壓縮標準

8.2.1 編碼單元與圖像類型

8.2.2 編碼模式

8.3 MPEG-2視頻壓縮標準

8.3.1 檔次與等級

8.3.2 技術特點

8.4 H.263建議

8.4.1 對H.261的擴充

8.4.2 H.263+與H.263++

8.5 MPEG-4視頻壓縮標準概述

8.5.1 研究目標與需求定位

8.5.2 現有視頻編碼標準的共性技術

8.5.3 經典標準算法的不足

8.5.4 MPEG-4的基本描述

*8.6 MPEG-4基於內容的編碼

8.6.1 MPEG-4的視頻驗證模型

8.6.2 視頻對象的分割

8.6.3 視頻對象的形狀和紋理編碼

8.7 H.264/AVC視頻壓縮標準

8.7.1 標準化過程

8.7.2 關鍵技術簡介

8.8 AVS視頻壓縮標準簡介

8.8.1 編寫原則與概況

8.8.2 AVS視頻標準的特色技術

習題與思考題

習題答案

參考文獻

縮寫詞索引