Kommunikációs Rendszerek

Az előadások a következő témára: "Kommunikációs Rendszerek"— Előadás másolata:

1 Kommunikációs Rendszerek
A kommunikáció Forrás kódolás Feladat: -az információ tömörítése Kommunikációs Rendszerek

2 Kommunikációs Rendszerek
Tömörítés Feladat: az információ redundanciájának csökkentése (megszüntetése). Az adott céltól függő releváns részek leválasztása. Kommunikációs Rendszerek

3 tömörítési technikák (adó-vevő függés)
Szimmetrikus A kompresszió és a dekompresszió nagyjából azonos idő és erőforrás igényű. Az adatátviteli feladatoknál szokásos, ahol a tömörítés-kitömörítés menet közben történik. Aszimmetrikus Leggyakoribb olyan esetekben, mikor a kódolás többszörösen időigényesebb, mint a dekódolás Kommunikációs Rendszerek

4 tömörítési technikák (tartalom függés)
Nem adaptív Statikus, előre megadott kódtáblát alkalmaz. Adaptív A kódtábla építés menet közben történik. Szemi-adaptív Az első menetben felépít egy optimális kódtáblát, Az második menetben történik meg a tömörítés. Kommunikációs Rendszerek

5 Kommunikációs Rendszerek
Redundancia tipusok Mintán belül entrópia Minták között Térbeli redundancia a szomszédos pixelek közötti korreláció következtében Spektrális redundancia a különböző szín-síkok, vagy spektrum sávok közötti korreláció következtében Időbeni redundancia az egymást követő minták vagy frame-ek közötti korreláció következtében Kommunikációs Rendszerek

6 Kommunikációs Rendszerek
Tömörítő kódolások Veszteségmentes (entrópia) kódolás Sorozathossz kódolás (Run Lengh Encoding , RLE). Statisztikai kódolás (szótár alapú) Huffman LZW Aritmetikai Prediktív kódolás (veszteség mentes verzió) Veszteséges transzformációs Kommunikációs Rendszerek

7 Kommunikációs Rendszerek
Entrópia kódolások (a mintán belüli redundancia alapján) Kommunikációs Rendszerek

8 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 Kommunikációs Rendszerek

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

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

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

12 Huffman kódolás lépései
1.- Rendezzük az elemeket az előfordulásuk valószínűségének (gyakoriságaik) sorrendjében. 2.- 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. 3.- A 2-es eljárást addig ismételjük míg két elemű nem lesz a forrás. Ekkor az egyik elemhez 1-et a másikhoz 0-t rendeljük. 4.- Visszatérünk az előző, összevont szimbólumhoz. A nagyobb valószínűségűhöz 1-et, a kisebb valószínűségű szimbólumhoz 0-t rendelünk. 5- Az eljárást addig ismételjük, amíg vissza nem jutunk az eredeti legkisebb valószínűségű szimbólumig. Kommunikációs Rendszerek

13 Kommunikációs Rendszerek
Huffman kód A tömörítési arány mindig nagyobb mint 1.0 A kód sokszor előre tervezett (pl. nyelv függő gyakoriság) Ilyenkor kötött kódtábla Ha a tényleges valószínűségek a tervezés során felvettektől eltérnek, akkor adat kiterjedés is felléphet. Gyakorlati megvalósítások: kétmenetes implementáció Blokk adaptív (kódtábla adat blokkonként) Rekurziv Huffman (a kódtábla folyamatosan változik) Kommunikációs Rendszerek

14 Lempel-Ziv-Welch (LZW)
szótár alapú kódolás a kódtábla építés az algoritmus része, 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, stb. Kommunikációs Rendszerek

15 Lempel-Ziv kódolás (algoritmus)
1.-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 ? - igen, W := W+K (W –t egészíts ki K -val); - 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); 4. van még kódolandó karakter ? Ha igen, kezeld le (lásd 2. Pont); Ha nincs több: Add a kimenő üzenethez a W- hez rendelt kódot ; Kommunikációs Rendszerek

16 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 Kommunikációs Rendszerek

17 Veszteséges kódolási technikák
Transzformációs kódolás DFT DCT Wavelet (Haar Hadamard) Kommunikációs Rendszerek