數(shù)據(jù)壓縮算法分類(lèi)

　　一、預(yù)測(cè)編碼

　　若有一個(gè)離散信號(hào)序列，序列中各離散信號(hào)之間有一定的關(guān)聯(lián)性，則利用這個(gè)序列中若干個(gè)信號(hào)作為依據(jù)，對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后將實(shí)際的值與預(yù)測(cè)的值的差進(jìn)行編碼。

　　預(yù)測(cè)編碼中典型的壓縮算法有DPCM、ADPCM等，它們適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮。

　　（1）DPCM中文術(shù)語(yǔ)為差分脈沖編碼調(diào)制（differentialpulsecodemodulation的縮寫(xiě)）

　　利用樣本與樣本之間存在的信息冗余來(lái)進(jìn)行編碼的一種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

　　基本思想：根據(jù)過(guò)去的樣本去估算下一個(gè)樣本信號(hào)的幅度大小，這個(gè)值稱為預(yù)測(cè)值，然后對(duì)實(shí)際信號(hào)值與預(yù)測(cè)值之差進(jìn)行量化編碼，從而就減少了表示每個(gè)樣本信號(hào)的位數(shù)

　　它與脈沖編碼調(diào)制（PCM）不同的是，PCM是直接對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行量化編碼，而DPCM是對(duì)實(shí)際信號(hào)值與預(yù)測(cè)值之差進(jìn)行量化編碼，存儲(chǔ)或者傳送的是差值而不是幅度絕對(duì)值，這就降低了傳送或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量?？蛇m應(yīng)大范圍變化的輸入信號(hào)。

　　差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）的基本出發(fā)點(diǎn)就是對(duì)相鄰樣值的差值進(jìn)行量化編碼。由于此差值比較小，可以為其分配較少的比特?cái)?shù)，進(jìn)而起到了壓縮數(shù)碼率的目的。

　?。?）ADPCM的概念

　　ADPCM的中文術(shù)語(yǔ)為自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（adaptivedifferencepulsecodemodulation的縮寫(xiě)）

　　綜合了APCM的自適應(yīng)特性和DPCM系統(tǒng)的差分特性，是一種性能比較好的波形編碼技術(shù)

　　它的核心想法是：

　　利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小，即使用小的量化階（step-size）去編碼小的差值，使用大的量化階去編碼大的差值。

　　使用過(guò)去的樣本值估算下一個(gè)輸入樣本的預(yù)測(cè)值，使實(shí)際樣本值和預(yù)測(cè)值之間的差值總是最小。

　　二、變換編碼

　　變換編碼是指在發(fā)送端，先對(duì)信號(hào)進(jìn)行映射變換，然后再針對(duì)變換后的信號(hào)進(jìn)行量化和編碼；在接受端，則先將收到的信號(hào)進(jìn)行解碼等操作，然后再進(jìn)行反映射變換，以再現(xiàn)原始信號(hào)。變換編碼是在變換域上解除相關(guān)性，以提高信息傳輸效率的。

　　變換編碼中系統(tǒng)壓縮數(shù)據(jù)有三個(gè)步驟，即映射變換、映射變換域采樣和量化編碼。

　　對(duì)于圖像信源等相關(guān)性更強(qiáng)的信源，常采用基于正交變換的變換編碼方法進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。

　　變換編碼中的關(guān)鍵技術(shù)在于正交變換。與預(yù)測(cè)編碼一樣，正交變換是通過(guò)消除信源序列中的相關(guān)性來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的。它們之間的區(qū)別在于預(yù)測(cè)編碼是在空間域（或時(shí)間域）內(nèi)進(jìn)行的，而變換編碼則是在變換域（或頻率域）內(nèi)進(jìn)行的。

　　變換編碼用到的算法：如離散傅里葉變換（DFT）、離散余弦變換（DCT）、沃爾什變換（WHT）等，其中性能較接近KL變換的是離散余弦變換（DCT），某些情況下，DCT能獲得與KL變換相同的性能，因此DCT也被稱為準(zhǔn)最佳變換。

　　三、子帶編碼

　　子帶編碼是一種在頻率域中進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的算法。其指導(dǎo)思想是首先在發(fā)送端將圖像信號(hào)在頻率域分成若干子帶，然后分別對(duì)這些子帶信號(hào)進(jìn)行頻帶搬移，將其轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，再根據(jù)奈奎斯特定理對(duì)各基帶信號(hào)進(jìn)行取樣、量化和編碼，最后合并成為一個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳送。

　　子帶編碼有幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：

　　對(duì)不同的子帶分配不同的比特?cái)?shù)可以很好控制各個(gè)子帶的量化電平數(shù)及重建信號(hào)時(shí)的量化誤差方差值，進(jìn)而獲得更好的主觀聽(tīng)音質(zhì)量。

　　由于各個(gè)子帶相互隔開(kāi)，使各個(gè)子帶的量化噪聲也相互獨(dú)立，互不影響，量化噪聲被束縛在各自的子帶內(nèi)。這樣，某些輸入電平比較低的子帶信號(hào)不會(huì)被其它子帶的量化噪聲所淹沒(méi)。

　　子帶劃分的結(jié)果，使各個(gè)子帶的采樣頻率大大的降低。

　　四、小波變換編碼

　　小波變換恰巧彌補(bǔ)了DCT變換未能滿足寬帶圖像的高數(shù)據(jù)壓縮要求的缺憾。小波變換是一種能夠在頻率上自由伸縮的變換，因此它是一種不受帶寬約束的圖像壓縮方法。

　　小波變換的一個(gè)重要性質(zhì)是它在時(shí)域和頻域均具有很好的局部化特征，它能夠提供目標(biāo)信號(hào)各個(gè)頻率子段的頻率信息。這種信息對(duì)于信號(hào)分類(lèi)是非常有用的。

　　小波變換一個(gè)信號(hào)為一個(gè)小波級(jí)數(shù)，這樣一個(gè)信號(hào)可由小波系數(shù)來(lái)刻畫(huà)。

　　五、統(tǒng)計(jì)編碼

　　給已知統(tǒng)計(jì)信息的符號(hào)分配代碼的數(shù)據(jù)無(wú)損壓縮方法。

　　編碼方法：香農(nóng)-范諾編碼、霍夫曼編碼、算術(shù)編碼。