Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése.

Az előadások a következő témára: "Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése."— Előadás másolata:

1 Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése

2 Tömörítés Veszteségmentes (entrópia) kódolás Veszteséges
Sorozathossz kódolás (Run Lengh Encoding , RLE). Statisztikai kódolás (szótár alapú) Huffman LZW Aritmetikai Prediktív kódolás (veszteség mentes verzió) Veszteséges

3 Redundancia tipusok Térbeli redundancia a szomszédos pixelek körötti korreláció következtében Spektrális redundancia a különböző szín-síkok, vagy spektrum sávok közötti korreláció következtében Időbeni redundancia az egymást követő frame-ek közötti korreláció következtében

4 Veszteséges kódolási technikák
Blokk csonkolásos kódolás Veszteséges prediktiv kódolás DPAM ADPCM Delta modulation Transformációs kódolás DFT DCT Haar Hadamard Subband kódolás Subbands Wavelets Fractal kódolás Vector kvantálás

5 Szimmetrikus Aszimmetrikus
A kompresszió és a dekompresszió nagyjából azonos idő és erőforrás igényű. Az adatátviteli feladatoknál szokásos, ahol a tömörítés-kitömörítés menetközben történik. Aszimmetrikus Leggyakoribb olyan esetekben, mikor a kódolás többszörösen időigényesebb, mint a dekódolás

6 - Nem adaptiv Adaptiv Szemi-adaptiv
Statikus, előre megadott szótárat tartalmaz a gyakran előforduló kódsorozat részekre. Adaptiv A szótár építés menet közben történik. Szemi-adaptiv Az első menetben felépít egy optimális szótárat Az második menetben megtörténik a tömörítés.

7 Sorozathossz kódolás (Run Lengh Encoding , RLE).
Ismétlődő jelsorozatokat helyettesít (jel, szám) formátumú számkettősökkel (tuple) pl. aaaaazz kódolva (a,5) (z,2) U.n. „horizontális” jelsorozatok esetén kedvező

8 Huffman kódolás A jelek előfordulási gyakoriságán alapszik Kód-könyv
A gyakrabban előforduló információ kódolásához kevesebb bitet használ A kódokat „kód-könyvben” tárolja Kód-könyv minden adathalmazra (képre) újra létrehozza Átvitelre kerül a kódolt adathalmazzal együtt a vevő oldalra

9 Huffman kódolás Rendezzük az elemeket az előfordulásuk valószínűségeik (gyakoriságaik) sorrendjében. A két legvalószínűtlenebb szimbólumból együttes (szülő) szimbólumot képezünk és ezt beírjuk az eredeti szimbólumok közé a valószínűségi sorba. Az új (szülő) szimbólum valószínűsége egyenlő a két (gyermek) szimbólum valószínűségeinek összegével. A 2-es eljárást addig ismételjük míg két elemű nem lesz a forrás. Ekkor az egyik elemhez 1-et a másikhoz 0-t rendeljük. Visszatérünk az előző összevont szimbólumhoz. A nagyobb valószínűségűhöz 1-et, a kisebb valószínűségű szimbólumhoz 0-t rendelünk. Az eljárást addig ismételjük, amíg vissza nem jutunk az eredeti legkisebb valószínűségű szimbólumig.

10 Huffman kódolás A szimbólumok a bináris fa levelei lesznek a b c d e
gyakoriság 19 10 8 5 A szimbólumok a bináris fa levelei lesznek a b c d e Csökkenő gyakoriság szerit rendezve Kapcsold a kisebb gyakoriság az ágakat d e 8 5 13

11 Huffman kódolás = 1 1 1 1 a e d c b 50 Szimbolum Huffman kód a b 111 c
1 Szimbolum Huffman kód a b 111 c 110 d 101 e 100 31 = 1 13 18 1 1 a e d c b

12 Huffman kód A tömöritési arány mindig nagyobb mint 1.0 bit/minta
A kód előre tervezett Kötött kódtábla Ha a valószinüségek eltérnek a tervezés során felvettektől, akkor adat kiterjedés is felléphet. Gyakorlati megvalósítások:– két menetes implementáció Blokk adaptiv (kód tábla adat blokkonként) Rekurziv Huffman (a kód tábla folyamatosan változik)

13 Lempel-Ziv-Welch (LZW)
szótár alapú kódolás Az algoritmus része a kódtábla építés, a kódtáblát a tömörítés közben állítja elő. minden új bitsorozatot felvesz a kódtáblába A dekódoláshoz nem szükséges a kódtábla megléte Használja: GIF, TIFF, V.42bis modem tömörítési szabvány, PostScript Level 2

14 Lempel-Ziv kódolás algoritmusa
Inicializálás: a szótár fel van töltve az összes alap szimbólummal, W üres. 2. K a kódolandó üzenet következő karaktere. 3. A W+K jelsorozat megvan már a szótárban ? a./ igen, W := W+K (W –t egészíts ki K -val); b./ nem Add a kimenő üzenethez a W-hez rendelt kódot; vedd fel a szótárba a W+K jelsorozat; W := K (W most csak a K karaktert tartalmazza); c./ van még kódolandó karakter ? Ha igen, kezeld le (lásd 2. Pont); Ha nincs több: Add a kimenő üzenethez a W-hez rendelt kódot ;

15 Lempel-Ziv kódolás példa
Lempel-Ziv kódolás példa A jelkészlet :{A,B,C} Az üzenet:[ABABAAA] A következő karakter Az ABLAK tartalma Ismert ? Szótár Kimenet Új ABLAK tartalom Inicializálás [] #1 = ’A’ #2 = ‘B’ #3 = ‘C’ Iteráció A [A] Igen (#1) B [AB] nem #4 = ‘AB’ #1 [B] [BA] #5 = ‘BA’ #2 igen (#4) [ABA] #6 = ‘ABA’ #4 [AA] #7 = ‘AA’ igen (#7) Vége üres #7