編碼變換

編碼變換

編碼變換(trans coding;coding transform)是指將信號從一種編碼方案向另一種編碼方案的直接轉換(無須將信號變回模擬形式)。

信源編碼器首先是把信源信號轉換成二進制信息序列,為了使欲傳輸的信源信息在傳輸速率一定的條件下更快,更多地傳輸,還要把數據進行壓縮,也就是通過信源編碼,去掉信息中大量多餘部分,這樣就可以極大地提高傳輸效率。

概念

編碼變換(trans coding;coding transform)是指將信號從一種編碼方案向另一種編碼方案的直接轉換(無須將信號變回模擬形式)。

信源編碼器首先是把信源信號轉換成二進制信息序列,為了使欲傳輸的信源信息在傳輸速率一定的條件下更快,更多地傳輸,還要把數據進行壓縮,也就是通過信源編碼,去掉信息中大量多餘部分,這樣就可以極大地提高傳輸效率。

信道編碼它是為了保證信息傳輸的可靠性、提高傳輸質量而設計的一種編碼。它是在信息碼中增加一定數量的多餘碼元,使碼字具有一定的抗干擾能力,因此信道編碼又稱抗干擾編碼。

信息在傳輸過程中有來自各個方面的干擾。例如通信設備各個器件的缺陷和內部噪聲;信道中存在的各種干擾,如高頻信道的衰落,天電干擾等。所有這些干擾都會影響傳輸的可靠性,信道編碼就是為了克服這些干擾、增加傳輸可靠性的一門通信胡。設計信道編碼的目的,就是在編碼效率一定的條件下,儘可能提高已編碼信號的檢錯或糾錯能力。或者說在保證一定的檢錯或糾錯能力的條件下儘可能提高編碼效率。

工作原理

編碼變換不是直接對空域圖像信號進行編碼,而是首先將空域圖像信號映射變換到另一個正交矢量空間(變換域或頻域),產生一批變換係數,然後對這些變換係數進行編碼處理。變換編碼是一種間接編碼方法,其中關鍵問題是在時域或空域描述時,數據之間相關性大,數據冗餘度大,經過變換在變換域中描述,數據相關性大大減少,數據冗餘量減少,參數獨立,數據量少,這樣再進行量化,編碼就能得到較大的壓縮比。典型的準最佳變換有DCT(離散餘弦變換)、DFT(離散傅立葉變換)、WHT(Walsh Hadama 變換)、HrT(Haar 變換)等。其中,最常用的是離散餘弦變換。

在編碼變換中的比特分配中,分區編碼是基於最大方差準則;閾值編碼是基於最大幅度準則。變換編碼是失真編碼的一種重要的編碼類型。

一般來說,信號壓縮是指將信號進行換基處理後,在某個正交基下變換為展開係數按一定量級呈指數衰減,具有非常少的大係數和許多小係數的信號,這種通過變換時限壓縮的方法稱為編碼變換。

編碼中實用的變換,不但希望能有最佳變換的性能,而且要有快速的算法。而卡一洛變換不存在快速算法,所以在實際的編碼變換中不得不大量使用各種性能上接近最佳變換、同時又有快速算法的正交變換。正交變換可分為非正弦類和正弦類。非正弦類變換以沃爾什變換、哈爾變換、斜變換等為代表,其優點是實現時計算量小,但它們的基矢量很少能反映物理信號的機理和結構本質,變換的效果不甚理想。而正弦類變換以離散傅立葉變換、離散正弦變換、離散餘弦變換等為代表,其最大優點是具有趨於最佳變換的漸近性質。例如,離散正弦變換和離散餘弦變換已被證明是在一階馬氏過程下卡一洛變換的幾種特例。由於這一原因,正弦類變換已日益受到人們的重視。

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