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前言1

第一章 数据压缩导论1

1.1 数据压缩概述1

1.1.1 什么是数据压缩1

1.1.2 数据压缩的参数2

1.1.3 为什么进行数据压缩2

1.1.4 数据压缩与信源编码3

1.1.5 数据压缩系统的组成3

1.2 数据压缩的分类4

1.2.1 按照信息论的基本概念进行分类的方法4

1.2.2 按照压缩所依据的信源输出分布特性进行分类的方法5

1.2.3 按照数据压缩所使用的编码技术进行分类的方法5

1.2.4 按照被压缩数据的频率范围进行分类的方法5

1.2.5 按照被压缩数据的属性进行分类的方法6

1.2.6 按照压缩算法的实现手段进行分类的方法6

1.2.7 按照数据压缩系统有无自适应能力进行分类的方法6

1.2.8 按照压缩器和解压缩器的复杂度及工作量是否相同进行分类的方法6

1.2.9 按照数据压缩的应用领域进行分类的方法6

1.2.10 按照数据压缩使用的量化技术进行分类的方法7

1.2.11 按照数据压缩技术出现和应用时间长短、技术成熟程度等进行分类的方法7

1.3 数据压缩的主要性能指标7

1.3.1 压缩能力7

1.3.2 信号质量9

1.3.3 比特率16

1.3.4 数据压缩系统的复杂度17

1.3.5 编译码时延18

1.3.6 坚韧性18

1.4 数据压缩技术的发展及应用简介19

1.4.1 发展初期19

1.4.2 发展中期19

1.4.3 发展近期20

1.4.4 目前状况及发展趋势21

1.4.5 关于数据压缩的主要国际标准22

1.5 本书的内容结构安排24

复习思考题25

练习题25

第二章 数据压缩的信息论基础26

2.1 概述26

2.2 信息和信息论27

2.2.1 什么是信息27

2.2.2 什么是信息论28

2.3 信息、嫡和离散无记忆信源的编码定理29

2.3.1 信源的分类29

2.3.2 信息的量度29

2.3.3 互信息30

2.3.4 自信息31

2.3.5 平均信息32

2.3.6 嫡32

2.3.7 离散无记忆信源的编码34

2.4 信道、信道容量和信道编码34

2.4.1 信道的分类34

2.4.2 信道容量35

2.4.3 信道编码定理36

2.5 率失真理论36

2.5.1 离散无记忆信源情况时的平均失真及平均互信息36

2.5.2 率失真函数37

复习思考题38

练习题38

第三章 量化原理40

3.1 概述40

3.1.1 量化的分类40

3.1.2 矢量量化的发展及应用40

※3.2 标量量化42

3.2.1 无记忆标量量化42

3.2.2 有记忆标量量化55

3.3 矢量量化原理59

3.3.1 矢量量化的定义59

3.3.2 失真测度61

3.3.3 矢量量化器的结构62

3.3.4 矢量量化器的速率63

3.3.5 最佳矢量量化器64

3.3.6 矢量量化器的设计算法66

3.4 无记忆矢量量化器71

3.4.1 基本矢量量化器71

3.4.2 树搜索矢量量化器74

3.4.3 多级矢量量化器80

3.4.4 乘积码矢量量化器85

3.5 有记忆矢量量化器89

3.5.1 反馈矢量量化器89

3.5.2 自适应矢量量化器92

复习思考题92

练习题93

第四章 统计编码94

4.1 概述94

4.1.1 变长码94

4.1.2 变长码码字即时唯一可译（即码字可分离性）条件95

4.1.3 最佳变长码编码定理96

4.1.4 最早的变长编码的例子—莫尔斯电报的英文代码96

4.2 香农-范诺编码96

4.3 霍夫曼编码97

4.3.1 霍夫曼编码的方法98

4.3.2 霍夫曼编码的平均码长99

4.3.3 霍夫曼编码的编码效率99

4.3.4 霍夫曼译码100

4.3.5 三进制霍夫曼编码101

4.3.6 霍夫曼编码算法流程102

4.3.7 自适应霍夫曼编码102

4.4 行程（游程）编码103

4.4.1 行程编码的基本概念103

4.4.2 行程编码的基本原理104

4.4.3 变长编码的可靠性105

4.5 算术编码105

4.5.1 算术编码原理106

4.5.2 算术编码过程108

4.5.3 算术编码的译码110

4.5.4 不用乘法的二进制算术编码110

4.5.5 采用浮点运算（左移）的算术编码112

4.5.6 自适应算术编码116

复习思考题118

练习题118

第五章 字典编码119

5.1 LZ编码的基本原理119

5.1.1 基本原理119

5.1.2 字符串的压缩121

5.2 LZ77算法122

5.2.1 LZ77的滑动窗122

5.2.2 LZ77的译码123

5.3 LZ78算法124

5.3.1 LZ78的字典124

5.3.2 字典的数据结构124

5.3.3 LZ78的译码器125

5.4 LZW算法125

5.4.1 LZW编码原理125

5.4.2 LZW译码原理126

5.4.3 LZW字典结构126

5.4.4 LZW编码过程128

复习思考题129

练习题130

第六章 变换编码131

6.1 变换编码概述131

6.1.1 什么是变换编码？为什么进行变换？131

6.1.2 正交变换与正交矩阵131

6.2 几种常用的正交变换133

6.2.1 K-L变换133

6.2.2 W-H变换135

※6.2.3 离散余弦变换137

6.2.4 Haar变换140

6.3 变换域系数的量化和编码142

6.3.1 变换矩阵的选择142

6.3.2 量化系数的选择143

复习思考题143

练习题144

第七章 预测编码145

7.1 预测编码的原理145

7.1.1 预测编码的基本原理145

7.1.2 线性预测147

7.2 线性预测方程组及预测系数的确定148

7.2.1 线性预测方程组148

7.2.2 预测系数的确定148

7.2.3 线性预测的几种推演参数149

7.2.4 线谱对152

7.3 语音及音频预测编码154

7.3.1 DM155

7.3.2 DPCM155

7.3.3 ADPCM155

7.4 图像预测编码155

7.4.1 图像帧内预测编码156

7.4.2 图像帧间预测编码156

复习思考题157

练习题157

第八章 子带编码158

8.1 子带编码基本原理158

8.1.1 子带编码原理框图158

8.1.2 子带编码的比特分配160

8.2 整数带滤波器组161

8.3 正交镜像滤波器组164

复习思考题165

练习题166

第九章 模型编码167

9.1 LPC声码器167

9.1.1 LPC语音合成模型167

9.1.2 LPC声码器的组成168

9.1.3 特征参数的提取169

9.2 LPC合成一分析编码171

9.2.1 感觉加权滤波器171

9.2.2 合成一分析法原理172

9.2.3 激励源的改进173

9.3 宽频带高音质声频编码174

9.3.1 宽频带声频编码的特点174

9.3.2 宽频带声频编码的发展历程175

9.3.3 宽频带高音质声频编码/译码系统的组成175

9.4 图像模型编码179

9.4.1 图像模型编码的分类179

9.4.2 语义基图像编码180

9.4.3 物体基图像编码180

复习思考题181

练习题181

第十章 小波变换编码182

10.1 小波分析基础182

10.1.1 小波分析出现的背景182

10.1.2 连续小波变换183

10.1.3 离散小波变换184

10.1.4 多分辨率分析185

10.1.5 离散小波变换的快速算法189

10.2 小波变换编码191

10.2.1 小波变换编码图像压缩系统原理框图191

10.2.2 嵌入式零树小波编码193

复习思考题196

练习题196

※第十一章 分形编码197

11.1 分形图像编码的理论基础197

11.1.1 分形几何学197

11.1.2 分形图像编码的基本思路198

11.1.3 迭代函数系统198

11.2 分形图像编码及译码方法202

11.2.1 分形图像编码202

11.2.2 分形图像译码203

复习思考题203

练习题203

※第十二章 图像压缩204

12.1 图像压缩概述204

12.1.1 图像压缩的必要性和重要性204

12.1.2 图像的类型及其表示204

12.1.3 图像的信息冗余度207

12.1.4 常用的图像压缩技术208

12.1.5 图像编码器的一般组成212

12.2 二值图像的压缩213

12.2.1 二值图像的类型213

12.2.2 图文传真标准214

12.2.3 二值图像的统计特性215

12.2.4 二值图像的压缩方法215

12.3 静止图像的压缩219

12.3.1 静止图像压缩的要求及其JPEG压缩标准219

12.3.2 灰度图像的分块编码220

12.3.3 灰度图像的比特面编码221

12.3.4 灰度图像的子带编码222

12.3.5 灰度图像的分层编码224

12.3.6 彩色图像的编码225

12.4 运动图像的压缩226

12.4.1 运动图像压缩概述226

12.4.2 帧间预测编码227

12.4.3 运动补偿帧间预测编码229

12.4.4 运动图像的混合编码230

复习思考题231

练习题232

※第十三章 视频压缩233

13.1 模拟视频和数字视频233

13.1.1 模拟视频233

13.1.2 数字视频234

13.2 视频压缩方法235

13.2.1 可视电话和会议电视的压缩方法236

13.2.2 广播电视信号的编码方式237

13.2.3 高清晰度电视信号的编码方式239

13.3 MPEG视频压缩方法239

13.3.1 MPEG-1的图像类型240

13.3.2 MPEG-1的专用术语241

13.3.3 MPEG-1的主要部分241

13.3.4 运动补偿243

13.3.5 运动的表示和估算244

13.3.6 帧内编码245

13.3.7 像素重建246

13.4 MPEG标准的特点246

复习思考题247

练习题248

※第十四章 音频压缩249

14.1 音频压缩概述249

14.1.1 声音、模拟音频和数字音频249

14.1.2 人类听觉系统的特性250

14.1.3 感知编码原理252

14.2 音频压缩方法253

14.2.1 常规压缩方法254

14.2.2 有损音频压缩254

14.2.3 μ律和A律压扩音频编码255

14.2.4 DPCM和ADPCM音频压缩255

14.2.5 音频编码-1259

14.2.6 音频编码-2259

14.2.7 音频编码-3—数字杜比260

14.2.8 Apt-X100音频编码器264

14.3 MPEG-1音频压缩265

14.3.1 MPEG-1音频层概述265

14.3.2 MPEG-1音频层的数据结构266

14.3.3 心理声学模型268

14.3.4 MPEG-1的音频层第I层269

14.3.5 MPEG-1的音频层第II层270

14.3.6 MPEG-1的音频层第III层273

14.3.7 MP3275

14.4 MPEG-2音频压缩276

14.4.1 MPEG-2音频压缩概述276

14.4.2 MPEG-2音频编码与译码277

14.4.3 MPEG-2AAC（高级音频编码）278

14.5 MPEG-4音频压缩280

14.5.1 MPEG-4音频压缩概述280

14.5.2 交互操作281

14.5.3 音频编码282

复习思考题283

练习题284

※第十五章 数据压缩的国际标准285

15.1 语音及音频压缩标准285

15.1.1 ADPCM压缩的国际标准285

15.1.2 A律及μ律压缩的国际标准286

15.1.3 码激励线性预测编码（CELP）的国际标准286

15.1.4 MPEG-1音频压缩标准286

15.2 静止图像压缩标准286

15.2.1 二值图像压缩标准286

15.2.2 彩色和灰度静止图像压缩的国际标准287

15.3 视频压缩标准294

15.3.1 视频压缩（MPEG）标准概述294

15.3.2 MPEG-1294

15.3.3 MPEG-2299

15.3.4 MPEG-4300

15.3.5 H.261标准301

15.3.6 H.263标准302

15.3.7 H.264标准303

复习思考题306

参考文献307