数据压缩导论（第4版）

　　数据压缩已经成为信息革命的一门支撑技术，这场革命已经改变了我们的生活，而在此过程中，数据压缩也变得几乎无处不在。从MP3播放器到智能手机，再到数字电视和数字电影，数据压缩几乎成了所有信息技术的必备要素。

　　近年来，以大数据为标志的互联网技术高歌猛进。数据规模大、产生速度快、来源多样等特性，导致数据存储和处理都前所未有地复杂。《图灵计算机科学丛书：数据压缩导论（第4版）》作为迄今为止数据压缩领域最全面而深入的著作，多年来一直被业内人士奉为权威，一版再版。

　　最新版本主要介绍了以下内容。

　　KhalidSayood，美国内布拉斯加大学工程学教授，分别于1977年和1979年获得罗彻斯特大学电气工程学理学学士和理学硕士学位，并于1982年获得得克萨斯州农工大学电气工程学博士学位。他的主要研究方向包括数据压缩、信源信道联合编码和生物信息学。

第1章引言

1.1压缩技术

1.1.1无损压缩

1.1.2有损压缩

1.1.3性能的测量

1.2建模与编码

1.3小结

1.4项目与习题

第2章无损压缩的数学预备知识

2.1概述

2.2信息论简介

2.3模型

2.3.1物理模型

2.3.2概率模型

2.3.3马尔可夫模型

2.3.4复合信源模型

2.4编码

2.4.1独特可译码

2.4.2前缀码

2.4.3Kraft-McMillan不等式

2.5算法信息论

2.6最小描述长度原则

2.7小结

2.8项目与习题

第3章霍夫曼编码

3.1概述

3.2霍夫曼编码算法

3.2.1最小方差霍夫曼码

3.2.2范式霍夫曼码

3.2.3有限长度的霍夫曼码

3.2.4霍夫曼码的最优性

3.2.5霍夫曼码的长度

3.2.6扩展霍夫曼码

3.2.7霍夫曼码的实现

3.3非二进制霍夫曼码

3.4自适应霍夫曼编码

3.4.1更新过程

3.4.2编码过程

3.4.3解码过程

3.5Golomb码

3.6Rice码

3.7Tunstall码

3.8霍夫曼编码的应用

3.8.1无损图像压缩

3.8.2文本压缩

3.8.3音频压缩

3.9小结

3.10项目与习题

第4章算术编码

4.1概述

4.2引言

4.3为一个序列编码

4.3.1生成标签

4.3.2解读标签

4.4生成二进制码

4.4.1算术代码的独特性和效率

4.4.2算法实现

4.4.3整数实现

4.5自适应算术编码

4.6二进制算术编码

4.6.1QM编码器

4.6.2MQ编码器

4.6.3M编码器

4.7霍夫曼编码与算术编码的对比

4.8应用

4.9小结

4.10项目与习题

第5章词典方法

5.1概述

5.2引言

5.3静态词典

5.4自适应词典

5.4.1LZ77方法

5.4.2LZ78方法

5.5应用

5.5.1文件压缩——UNIXcompress

5.5.2图像压缩——图形交换格式

5.5.3图像压缩——可移植网络图形

5.5.4调制解调器中的压缩——V.42bis

5.6超越压缩——Lempel-Ziv复杂度

5.7小结

5.8项目与习题

第6章基于上下文的压缩

6.1概述

6.2引言

6.3部分匹配预测

6.3.1基本算法

6.3.2转义符号

6.3.3上下文的长度

6.3.4排除原则

6.4Burrows-Wheeler变换

6.5Buyanovsky关联编码器（ACB）

6.6动态马尔可夫压缩

6.7小结

6.8项目与习题

第7章无损图像压缩

7.1概述

7.2引言

7.3CALIC

7.4JPEG-LS

7.5使用条件平均值进行预测

7.6多分辨率方法

7.7传真编码

7.7.1游程长度编码

7.7.2CCITT第3组与第4组——建议T.4与T.

7.7.3JBIG

7.7.4MH、MR、MMR和JBIG的对比

7.7.5JBIG2-T.

7.8MRC-T.

7.9小结

7.10项目与习题

第8章有损编码的数学预备知识

8.1概述

8.2引言

8.3失真度标准

8.3.1人类视觉系统

8.3.2听觉

8.4信息论回顾

8.4.1条件熵

8.4.2平均互信息

8.4.3微分熵

8.5率失真理论

8.6模型

8.6.1概率模型

8.6.2线性系统模型

8.6.3物理模型

8.7小结

8.8项目与习题

第9章标量量化

9.1概述

9.2引言

9.3量化问题

9.4均匀量化器

9.5自适应量化

9.5.1前向自适应量化

9.2.5后向自适应量化

9.6非均匀量化

9.6.1pdf优化量化

9.6.2压扩量化

9.7熵编码量化

9.7.1Lloyd-Max量化器输出的熵编码

9.7.2熵约束量化

9.7.3高速率最优量化

9.8小结

9.9项目与习题

第10章矢量量化

10.1概述

10.2引言

10.3矢量量化器相对于标量量化器的优势

10.4Linde-Buzo-Gray算法

10.4.1初始化LBG算法

10.4.2空单元格问题

10.4.3用LBG压缩图像

10.5树状结构的矢量量化器

10.5.1树状结构矢量量化器的设计

10.5.2剪枝树状结构矢量量化器

10.6结构化矢量量化器

10.6.1金字塔矢量量化

10.6.2极矢量量化器和球面矢量量化器

10.6.3格型矢量量化器

10.7矢量量化的变体

10.7.1增益?形状矢量量化

10.7.2去均值矢量量化器

10.7.3分类矢量量化

10.7.4多级矢量量化

10.7.5自适应矢量量化

10.8网格编码量化

10.9小结

10.10项目与习题

第11章差分编码

11.1概述

11.2引言

11.3基本算法

11.4DPCM中的预测

11.5自适应DPCM

11.5.1DPCM中的自适应量化

11.5.2DPCM中的自适应预测

11.6增量调制

11.6.1常因子自适应增量调制（CFDM）

11.6.2连续可变斜率增量调制

11.7语音编码

11.8图像编码

11.9小结

11.10项目与习题

第12章变换、子带与小波的数学预备知识

12.1概述

12.2引言

12.3矢量空间

12.3.1点积或内积

12.3.2矢量空间

12.3.3子空间

12.3.4基

12.3.5内积的正式定义

12.3.6正交集与标准正交集

12.4傅里叶级数

12.5傅里叶变换

12.5.1帕伐瓦尔定理

12.5.2调制性质

12.5.3卷积定理

12.6线性系统

12.6.1时不变

12.6.2传递函数

12.6.3冲激响应

12.6.4滤波器

12.7采样

12.7.1理想采样——频域视角

12.7.2理想采样——时域视角

12.8离散傅里叶变换

12.9Z变换

12.9.1查表法

12.9.2部分分式展开

12.9.3长除

12.9.4Z变换的性质

12.9.5离散卷积

12.10小结

12.11项目与习题

第13章变换编码

13.1概述

13.2引言

13.3变换

13.4所关心的变换

13.4.1Karhunen-Loéve变换

13.4.2离散余弦变换

13.4.3离散正弦变换

13.4.4离散Walsh-Hadamard变换

13.5变换系数的量化与编码

13.6在图像压缩中的应用——JPEG

13.6.1变换

13.6.2量化

13.6.3编码

13.6.4格式——JFIF

13.7MDCT在音频压缩中的应用

13.8小结

13.9项目与习题

第14章子带编码

14.1概述

14.2引言

14.3滤波器

14.4基本子带编码算法

14.4.1分析

14.4.2量化与编码

14.4.3合成

14.5滤波器组设计

14.5.1降采样

14.5.2升采样

14.6使用两通道滤波器组的完美重构

14.6.1两通道PR正交镜像滤波器

14.6.2功率对称FIR滤波器

14.7M频带正交镜像滤波器组

14.8多相分解

14.9比特分配

14.10在语音编码中的应用G.

14.11在音频编码中的应用——MPEG音频

14.12在图像压缩中的应用

14.12.1分解图像

14.12.2对子带进行编码

14.13小结

14.14项目与习题

第15章小波

15.1概述

15.2引言

15.3小波

15.4多分辨率分析和尺度函数

15.5用滤波器实现

15.5.1尺度变换与小波系数

15.5.2小波族

15.6双正交小波

15.7提升

15.8小结

15.9项目与习题

第16章基于小波的图像压缩

16.1概述

16.2引言

16.3嵌入式零树编码器

16.4多级树集合分裂

16.5JPEG

16.5.1色彩分量变换

16.5.2分片

16.5.3小波变换

16.5.4量化

16.5.5第I层编码

16.5.6第II层编码

16.5.7JPEG2000比特流

16.6小结

16.7项目与习题

第17章音频编码

17.1概述

17.2引言

17.2.1频谱屏蔽

17.2.2时间屏蔽

17.2.3心理声学模型

17.3MPEG音频编码

17.3.1第I层编码

17.3.2第II层编码

17.3.3第III编码——MP

17.4MPEG高级音频编码

17.4.1MPEG-2AAC

17.4.2MPEG-4AAC

17.5DolbyAC-3（DolbyDigital）

17.6其他标准

17.7小结

第18章分析/合成与合成分析方案

18.1概述

18.2引言

18.3语音压缩

18.3.1信道声码器

18.3.2线性预测编码器（美国政府标准LPC-10）

18.3.3码激励线性预测（CELP）

18.3.4正弦编码器

18.3.5混合激励线性预测（MELP）

18.4宽带语音压缩ITU-TG.722.

18.5互联网应用的语音编码

18.5.1iLBC

18.5.2G.

18.5.3SILK

18.6图像压缩

18.7小结

18.8项目与习题

第19章视频压缩

19.1概述

19.2引言

19.3运动补偿

19.4视频信号表示

19.5ITU-T建议书H.

19.5.1运动补偿

19.5.2环路滤波器

19.5.3变换

19.5.4量化与编码

19.5.5速率控制

19.6基于模型的编码

19.7非对称应用

19.8MPEG-1视频标准

19.9MPEG-2视频标准H.

19.10ITU-T建议书H.

19.10.1不受限运动矢量模式

19.10.2基于语法的算术编码模式

19.10.3高级预测模式

19.10.4PB帧模式和改进的PB帧模式

19.10.5先进的帧内编码模式

19.10.6块效应消除滤波模式

19.10.7参考图片选择模式

19.10.8时间、SNR和空间伸缩性模式

19.10.9参考图片重新采样

19.10.10降低分辨率的更新模式

19.10.11交替帧间变长编码模式

19.10.12改进量化模式

19.10.13增强型参考图片选择模式

19.11ITU-T建议书H.

19.11.1运动补偿预测

19.11.2变换

19.11.3帧间预测

19.11.4量化

19.11.5编码

19.12MPEG-4第二部分

19.13数据包视频

19.13.1ATM网络

19.13.2ATM网络中的压缩问题

19.13.3数据包视频的压缩算法

19.14小结

19.15项目与习题

附录A概率与随机过程

A.1概率

A.1.1发生频率

A.1.2信任度量

A.1.3公理方法

A.2随机变量

A.3分布函数

A.4期望

A.4.1均值

A.4.2二阶矩

A.4.3方差

A.5分布的类型

A.5.1均匀分布

A.5.2高斯分布

A.5.3拉普拉斯分布

A.5.4伽玛分布

A.6随机过程

A.7项目与习题

附录B矩阵概念简要回顾

B.1矩阵

B.2矩阵运算

附录C根格

参考文献

索引