数据压缩技术的应用与研究

1、数据压缩技术的应用与研究1 引言多媒体计算机技术、计算机网络技术以及现代 多媒体通信技术正在向着信息化、高速化、智能化迅 速发展。随着各个领域的应用与发展, 各个系统的 数据量越来越大, 给数据的存储、传输以及有效、快 速获取信息带来了严重的障碍。因此数据压缩技术 成为解决这一问题的关键技术。2 数据压缩的概念数据压缩就是用最少的数码来表示信号, 以便 能较快地传输各种信号( 如传真、图像、语音等) , 用 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) , 压缩数据的存储容量( 如 CD- ROM 、 VCD、DVD 等) , 降低发信机功率。这对移动通信系 统尤为重要。由此看

2、来, 通讯时间、传输带宽、存储 空间等, 甚至发射能量, 都可能与数据压缩的效果相关。3 数据压缩的基本原理数据压缩的基本理论最初来源于仙侬 的信息 论。仙侬信息论告诉我们, 信源的熵是信源无失真 编码的极限, 也就是说, 不论采取何种压缩算法, 其 压缩后的数码率不会小于该数据的熵, 如果小于的 话, 那么这种压缩必然是失真的, 而对信源进行有失 真编码时, 又要遵循信息论中率失真函数的关系。如图 1 数字系统传输模型所示, 信源编码和信 源解码统称为信源编码( 点划线以左部分) , 而信道 编码和信道解码也统称为信道编码, 信源编码和信 道编码都是信息科学的重要分支。其中信源编码主 要解决

3、有效性问题。通过对信源的压缩、扰乱、加密 等一系列处理, 力求用最少的数码传输最大的信息 量, 使信号更适宜传输, 因此从信息论角度看, 信源 编码的一个主要目的, 就是要解决数据的压缩问题, 它构成了数据压缩的理论基础; 信道编码主要解决 可靠性问题。4 数据压缩技术的分类尽管仙侬论述了信息编码应遵循的规律, 却并未给出具体的编码方法。因此, 广大的编码研究者 不断提出各种各样的编码方法。因为信号空间的几 种形式是相互关联的, 比如存储空间的减少也意味 着传输效率的提高与占用带宽的节省, 也就是说, 只要采用某种方法来减小某一信号空间, 都能压缩数据。图 1 数字传输系统模型图数据压缩的分类

4、方法 也很多, 并且尚未 统一。 图 2 按照一般分类方法, 给出了实用的数据压缩技 术的简单分类。其中, 哈 夫曼编码、LZW 编码较为 常用, 小波变换编码、分形编码为较为前沿的压缩技术。图 2 数据压缩技术分类5 数据压缩技术的标准表 1 是 1990 年以后形成的主要数据压缩标准 及其应用。这些标准的建立极大地推进了数据压缩 技术的实用化、产品化, 而全球化的技术竞争、标准开放和经济一体的潮流, 反过来又强烈地刺激到信 源编码理论研究的进一步展。6 数据压缩技术的应用7 结语采用数据压缩技术, 对数据( 尤其是多媒体数 据) 进行压缩, 是实现实时、快速、有效地处理、传输 和存储数据的首要问题和根本方法, 压缩的出发点 是利用各种算法将数据冗余压缩到最小, 以保证尽 可能少的有用信息, 并且尽可能地减少失真, 提高使用效率和质量; 为了使压缩后的数据能够互换, 必须 规定通用的标准格式, 因此国际上相关的组织和机 构, 制定了相应的国际上通用的数据压缩标准。目 前, 虽然数据压缩技术已很成熟, 并得到了广泛的应 用, 但是