1、“..... , , , , , 第章绪论 数据压缩 数据压缩，用句话说，就是用最少的数码来表示信号，即将字符串的种表示 方式转换为另种表示方式，新的表示方式包含相同的信息量，但是长度比原来 的方式尽可能的短。其作用是能较快地传输各种信号，如传真通信等 在现有的通信干线并行开通更多的多媒体业务，如各种增值业务紧缩数据存储 容量，如和等降低发信机功率，这对于多媒体移动通信系 统尤为重要。也就是说，通信时间传输带宽存储空间甚至发射能量，都可能 成为数据压缩的对象。 数据之所以能够被压缩是基于以下几点的考量 首先，数据中间常存在些多余成分，既冗余度。如在份计算机文件中，些 符号会重复出现些符号比其他符号出现得更频繁些字符总是在各数据块 中可预见的位置上出现等，这些冗余部分便可在数据编码中除去或减少。冗余度 压缩是个可逆过程，因此叫做无失真压缩，或称保持型编码。 其次，数据中间尤其是相邻的数据之间，常存在着相关性。如图片中常常有色彩 均匀的背影，电视信号的相邻两帧之间可能只有少量的变化影物是不同的......”。

2、“.....因此，有可能利用些变换来尽可能 地去掉这些相关性。但这种变换有时会带来不可恢复的损失和误差，因此叫做不 可逆压缩，或称有失真编码摘压缩等。 此外，人们在欣赏音像节目时，由于耳目对信号的时间变化和幅度变化的感受 能力都有定的极限，如人眼对影视节目有视觉暂留效应，人眼或人耳对低于 极限的幅度变化已无法感知等，故可将信号中这部分感觉不出的分量压缩掉 或掩蔽掉。这种压缩方法同样是种不可逆压缩。 数据压缩跟编码技术联系紧密，压缩的实质就是根据数据的内在联系将数据从 种编码映射为另种编码。压缩前的数据要被划分为个个的基本单元。基本 单元既可以是单个字符，也可以是多个字符组成的字符串。称这些基本单元为源 消息，所有的源消息构成源消息集。源消息集映射的结果为码字集。可见，压缩前的数据是源消息序列，压缩后的数据是码字序列。 若定义块为固定长度的字符或字符串，可变长为长度可变的字符或字符串，则编 码可分为块到块编码块到可变长编码可变长到块编码可变长到可变长编码 等。应用最广泛的编码就是块到块编码。对于数据压缩技术而言......”。

3、“.....同时仍保持定的信号质量。不难想象， 数据压缩的方法应该是很多的，但本质上不外乎上述完全可逆的冗余度压分别用定长的寄存器 实现了有限精度的算术编码，但仍无法实用，因为后者的方法是后入先出 的，而前者的方法跃然是先入先出的，但却没有解决有限精度计算所 固有的进位问题，年和起将算术编码系统 化，并于年实现了二进制编码。年等人了个实用的算术 编码程序，即后用于的视频压缩同期公司发表了 著名的编码器后用于和图像压缩标准,从此算术编 码迅速得到了广泛的注意。 算术编码的基本原理是根据信源可能发现的不同符号序列的概率，把， 区间划分为互不重叠的子区间，子区间的宽度恰好是各符号序列的概率。这样 信源发出的不同符号序列将与各子区间对应，因此每个子区间内的任意个 实数都可以用来表示对应的符号序列，这个数就是该符号序列所对应的码字。显 然，串符号序列发生的概率越大，对应的子区间就越宽，要表达它所用的比特 数就减少，因而相应的码字就越短。使用算术编码方法进行多元符号编码时，算术编码每次递推都要做乘法......”。

4、“.....有时就难以 实时，为此采用了查表等许多近似计算来代替乘法，但若编码对象本身就是二元 序列，且其符号概率较小者为形式，其中是正整数，称作不对称数 ,则乘以可代之以右移位，而乘以符号较大者 可代之以移位和相关，这样就完全避免了乘法。因此算术编码很适合二元序列， 而常用来近似。，随着输入序列，长度的增加，编成的长度也随 之不断增加，而实际只能用有限长的寄存器，这就要求将中已编码的高位码 字及时输出。但又不能输出过早，以免后续运算还需调整已输出的。不难想象， 当中未输出部分各高位均为时，则低位运算略有增量，就可 能进位到已输出部分，特别是当这种连很长时，这就是有限精度算术编码 所固有的进位问题。和利用插入个额外的即所谓填 充位来隔断进位的扩展，对编码效率会略有影响。类似地，对于区间宽度， 也只能基于有限位数的寄存器来实现。对于算术的编解码来说，不对称数 是个重要参数，当时假定它是根据信源概率模型已事先确定的个量，要从 个二进制序列来确定值，有待于根据该序列的统计特性，选择合适的概率模 型......”。

5、“.....而 当实际上和都有可能成为符号位数值时，应该随着它们在被编码符号串中 出现的概率而自适应地改变。算术编码器在每步都需要知道用于下个待编码 符号的值，以及指出哪个符号是符号，通常串中字符发生的概率与序列 的概率模型有关，因此算术编码应用的另个问题，就是快速自适应地估计条件 概率，从信源的统计特性出发，建立数据的概率模型。而算术编码 的最大优点之，就是具有自适应功能，高二进制信源的字母表主算术 编码在初始化预置个大概率和个小概率，随着输入版本号概率的变化， 自动修改或的值。般假定初始值，当后继输入连续为符号时， 值渐渐减小，若连续出现符号时，值增加。增加到超过时，和对应 的符号相互交换。因此，使用算术编码不必预告定义信源的概率模型，尤其适用 于不可能进行概率统计的场合。 编码的个不足是译码复杂度高，由于事先不知道码长，码表 实质上是棵二进制树，解析每码字的基本方法就是从树根开始，集资根据面 临的每位是还是来决定沿哪半子树继续译码，直到端节点，这样在运算 时就要对码字的每位做出逻辑判决。基要求译码器与个传输速率为 的磁盘驱动器......”。

6、“.....则判决逻辑的时钟至少不能低于该速率。这并 非不能实现，但却不那么简单。通常对于用变长码压缩的大容量数据，解码系统 的性能价格比不会最高。而在实现上，算术编码要比霍夫曼编码更复杂，特别是 硬件实现时。 算术编码也是变长码，编码过程中的移位和输出都不均匀，也需要缓存，在误差 扩散方面，也比分组码更严重在分组码中，由于误码而破坏分组，过会儿常 能自动恢复们是不在算术码中却往往会直延续下去，因为它是从全序列出发来 编码的。因而算术码流的传输也要求高质量的信道，或采用检错反馈重发的方式。 各种媒体信息特别是图像和动态视频数据量非常之大。例如幅 分辨率的位真彩色图像的数据量约力个的硬盘只能存储约 幅静止图像画面。显然，这样大的数据量不仅超出了计算机的存储和处理能 力，更是当前通信信道的传输速率所不及的。因此，为了存储处理和传输这些数据，必须进行压缩。相比之下，语音的数据量较小，且基本压缩方法己经成熟， 目前的数据压缩研究主要集中于图像和视频信号的压缩方面。图像压缩技术视 频技术与网络技术相结合的应用前景十分可观......”。

7、“.....标准与视频技术相结合 的产物家用数字视盘机和系统等都已进入市场。可以预计，这些 技术和产品的发展将对本世纪末到二十世纪的社会进步产生重大影响。而算术 编码作为种高效的数据编码方法在文本，图像，音频等压缩中有广泛的应用， 所以，研究算术编码以更好的利用它是非常必要的。 算术压缩模式 算术编码对整条信息无论信息有多么长，其输出仅仅是个数，而且是个 介于和之间的二进制小数。例如算术编码对条信息的输出为 ，那么它表示小数，也即十进制数。 下面借助个简单的例子来阐释算术编码的基本应用原理。为了表示上的清 晰，我们暂时使用十进制表示算法中出现的小数，这丝毫不会影响算法的可行性。 考虑条信息中可能出现的字符仅有三种，我们要压缩保存的信息 为。 在没有开始压缩进程之前，假设我们对三者在信息中的出现概率无所 知我们采用的是自适应模型，没办法，我们暂时认为三者的出现概率相等， 也就是都为，我们将区间按照概率的比例分配给三个字符，即 从到，从到，从到......”。

8、“.....来看对应的区间。这时由于 多了字符，三个字符的概率分布变成。让我 们按照新的概率分布比例划分这区间，划分的结果可以用 图形表示为 接着我们拿到字符，我们现在要关注上步中得到的的区间 。新添了以后，三个字符的概率分布变成 。我们用这个概率分布划分区间 现在输入下个字符，三个字符的概率分布为。 我们来划分的区间 输入最后个字符，因为是最后个字符，不用再做进步的划分了，上步基于算术编码的数据压缩算法研究与实现 在现今的电子信息技术领域，由于需要处理的数字化的信息尤 其是多媒体信息通常会特别庞大，如果不对其进行有效压缩就难以得到实际应 用，数据压缩的目的即是通过有效减少数据文件的冗余信息而使数据文件可以以 更快的速度传输或在更少的空间储存。因此数据压缩技术已成为当今数字通信 存储和多媒体娱乐的项关键的共性技术。 本文由香农熵理论和统计编码的原理开始......”。

9、“.....到具体算术编码方案的分析比较以及其语言的实现方案，有重点的 对算术编码的特点进行了分析和阐述。而针对算术编码在处理二元符号时高压缩 比低复杂度的特点，本文着重探讨了算术编码方法处理二元数据流的过程的特 点和效率优势，并将算术编码的不同实现方法进行了分析和比较，特别是对 阶自适应编码的特点和处理文字信息的优势进行了分析，然后将其和与之较为类 似的编码进行了比较，通过比较得出了算术编码具有但编码不 具有的在处理数据流方面的优势，即编码必须在得到全部数据文件之后 才可以对文件进行编码处理，而算术编码方法可以在只得到数据流片段的情况下 就开始对数据进行压缩，使得当处理数据流信息时在保证高压缩比的同时具有了 很大的灵活性。 本文通过对算术算法特点和应用方向的研究，阐明其在数据压缩领域不可取代的 地位及在处理流片段数据所具有的在压缩比和灵活性方面的优势，展示出算术编 码的强大生命力和独特优势。 最后，应用文中研究得到的算术编码方法和实现模型，在系统下......”。