实验二：算术编码及MATLAB实现

武夷学院实验报告武夷学院实验报告 课程名称 多媒体通信技术 项目名称 算术编码及 MATLAB 实现 姓名 叶永雄 专业 通信工程 班级 1 班 学号 20124171010 同组成员 无 1 实验准备 1 1 实验目的 1 掌握算术编码基本原理及其实现步骤 2 通过实现算术编码 2 实验环境 1 PC 机一台 2 MATLAB 软件环境 2 实验过程记录 2 1 1 实验原理实验原理 算术编码的编码对象是一则消息或一个字符序列 其编码思路是将消息或字符序列表 示成 0 和 1 之间的一个间隔上的一个浮点小数 在进行算术编码之前 需要对字符序列中每个字符的出现概率进行统计 根据各字符 出现概率的大小 将每个字符映射到 0 1 区间上的某个子区间中 然后 在利用递归算法 将整个字符序列映射到 0 1 区间上的某个间隔中 在进行编码时 只需从该间隔中任选一 个小数 将其转化为二进制数 符号序列越长 编码表示他的间隔就越小 表示这个间隔所需的二进制位数就越多 编码输出的码字就越长 算术编码规则 在进行编码过程中 随着信息的不断出现 子区间按下列规律减小 新子区间左端 前子区间左端 当前子区间左端 前子区间长度 新子区间长度 前子区间长度 当前子区间长度 1 注 1 实验准备部分包括实验环境准备和实验所需知识点准备 2 若是单人单组实验 同组成员填无 2 注 实验过程记录要包含实验目的 实验原理 实验步骤 页码不够可自行添加 2 实验代码 附上相应的程序代码 function arithmeticcoding S input 请输入信源符号 P input 请输入信源概率向量 P str input 输入编码的字符串 l 0 r 1 d 1 n length str n S length P 处理第一个字符 for i 1 n flag 0 for k 1 n S if str i S k m k flag 1 break end end if flag 0 error 非信源字符 end 当前单个字符的左 右端以及长度处理 pl 0 pr 0 for j 1 m 1 pl pl P j 左端 end pr pl P m 右端 pd pr pl 子区间长度 新子区间的左 右边界以及长度处理 if i 1 首字符 l pl r pr d pd else 算术编码规则 l l d pl d d pd r l d end strl strcat 第 int2str i 个符号的间隔左右边界 disp strl format long disp l disp r end strl strcat 符号的间隔左右边界 disp strl format long disp l disp r End 3 实验记录实验记录 1 输入多组信源数据进行测试分析 2 记录输入各符号时 产生的新子区间 并与理论结果比较分析 例如 例如 步骤 符号 C L 1 1 0 25 0 75 2 0 0 25 0 0 75 0 25 0 75 0 25 0 1875 3 1 0 25 0 25 0 1875 0 296875 0 1875 0 75 0 140625 4 1 0 296875 0 25 0 140625 0 33203125 0 140625 0 75 0 10546875 子区间左端起点 C 0 33203125 子区间长度 L 0 10546875 子区间右端 M 0 33203125 0 10546875 0 4375 综上所述 计算结果与实验结果相比较后验证了算术编码的实验原理以及编码规则 同理可得 本题通过运用算术编码得出的结果与实验结果相同 进一步验证了算术编码的原理 3 实验小结 3 实验心得 实验心得 算数编码是一种比较麻烦的编码方式 如果用手算步骤多而且烦琐 还容易出错 但是我们通过 MATLAB 来编码 不仅速度快而且准确率高 我通过本次实验进一步加深了 对算数编码的了解 对