DC係數和AC係數

2021-07-27 13:40:37 字數 3983 閱讀 8988

1、dc係數的中間格式計算

jpeg中為了更進一步節約空間,並不直接儲存資料的具體數值,而是將資料按照位數分為16組,儲存在表裡面。這也就是所謂的變長整數編碼

vli。即,第

0組中儲存的編碼位數為

0,其編碼所代表的數字為0;第

1組中儲存的編碼位數為

1,編碼所代表的數字為

-1或者

1......

,如下面的**所示,這裡,暫且稱其為

vli編碼表:

前面提到的那個dc

差值為3

的資料,通過查詢

vli可以發現,整數3位於

vli**的第

2組,因此,可以寫成(2)(

3)的形式,該形式,稱之為

dc係數的中間格式。

2、ac係數的行程長度編碼

(rlc)

量化之後的ac

係數的特點是,

63個係數中含有很多值為

0的係數。因此,可以採用行程編碼

rlc(

run length coding

)來更進一步降低資料的傳輸量。利用該編碼方式,可以將乙個字串中重複出現的連續字元用兩個位元組來代替,其中,第乙個位元組代表重複的次數,第二個位元組代表被重複的字串。例如,(

4,6)就代表字串「

6666

」。但是,在

jpeg

編碼中,

rlc的含義就同其原有的意義略有不同。在

jpeg

編碼中,假設

rlc編碼之後得到了乙個(

m,n)的資料對,其中

m是兩個非零

ac係數之間連續的

0的個數(即,行程長度),

n是下乙個非零的

ac係數的值。採用這樣的方式進行表示,是因為

ac係數當中有大量的

0,而採用

zigzag

掃瞄也會使得

ac係數中有很多連續的

0的存在,如此一來,便非常適合於用

rlc進行編碼。

例如,現有乙個字串,如下所示:

57,45,0,0,0,0,23,0,-30,-8,0,0,1,000.....

經過rlc

之後,將呈現出以下的形式:

(0,57) ; (0,45) ; (4,23) ; (1,-30) ; (0,-8) ; (2,1) ; (0,0)

注意,如果ac

係數之間連續

0的個數超過

16,則用乙個擴充套件位元組

(15,0)

來表示16

連續的0

3、ac係數的中間格式

根據前面提到的vli

**,對於前面的字串:

(0,57) ; (0,45) ; (4,23) ; (1,-30) ; (0,-8) ; (2,1) ; (0,0)

只處理每對數右邊的那個資料,對其進行vli

編碼: 

查詢上面的

vli編碼**,可以發現,

57在第

6組當中,因此,可以將其寫成

(0,6),57

的形式,該形式,稱之為

ac係數的中間格式。

同樣的(0,45)

的中間格式為:

(0,6),45

;(1,-30)的中間格式為:

(1,5),-30

4、熵編碼

在得到dc

係數的中間格式和

ac係數的中間格式之後,為進一步壓縮略圖象資料,有必要對兩者進行熵編碼。jpeg

標準具體規定了兩種熵編碼方式:

huffman

編碼和算術編碼。

jpeg

基本系統規定採用huffman

編碼(因為不存在專利問題),但jpeg標準並沒有限制jpeg

演算法必須用

huffman

編碼方式或者算術編碼方式。 

huffman編碼:對出現概率大的字元分配字元長度較短的二進位制編碼,對出現概率小的字元分配字元長度較長的二進位制編碼,從而使得字元的平均編碼長度最短。

huffman

編碼的原理請參考資料結構中的

huffman

樹或者最優二叉樹。

huffman編碼時dc

係數與ac

係數分別採用不同的huffman編碼表,對於亮度和色度也採用不同的huffman編碼表。因此,需要4

張huffman編碼表才能完成熵編碼的工作。具體的huffman編碼採用查表的方式來高效地完成。然而,在

jpeg

標準中沒有定義預設的

huffman

表,使用者可以根據實際應用自由選擇,也可以使用

jpeg

標準推薦的

huffman

表。或者預先定義乙個通用的

huffman

表,也可以針對一副特定的影象,在壓縮編碼前通過蒐集其統計特徵來計算

huffman

表的值。

下面我們舉例來說明8*8

影象子塊經過

dct及量化之後的處理過程:

假設乙個影象塊經過量化以後得到以下的係數矩陣:

15 0 -1 0 0 0 0 0

-2 -1 0 0 0 0 0 0

-1 -1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

顯然,dc係數為15,假設前乙個8*8的影象塊的dc系數量化值為12,則當前dc系統同上乙個dc係數之間的差值為3,通過查詢vli編碼表,可以得到dc係數的中間格式為(2)(3),這裡的2代表後面的數字(3)的編碼長度為2位;之後,通過zigzag掃瞄之後,遇到第乙個非0的ac係數為-2,遇到0的個數為1,ac係數經過rlc編碼後可表示為(1,-2),通過查詢vli表發現,-2在第2組,因此,該ac係數的中間格式為(1,2)-2;

其餘的點類似,可以求得這個8*8子塊熵編碼的中間格式為

(dc)(2)(3);ac(1,2)(-2),(0,1)(-1),(0,1)(-1),(0,1)(-1),(2,1)(-1),(eob)(0,0)

對於dc係數的中間格式(2)(3)而言,數字2查dc亮度huffman表得到011,數字3通過查詢vli編碼表得到其被編碼為11;

對於ac係數的中間格式(1,2)(-2)而言,(1,2)查ac亮度huffman表得到11011,-2通過查詢vli編碼表得到其被編碼為01;

對於ac係數的中間格式(0,1)(-1)而言,(0,1)查ac亮度huffman表得到00,數字-1通過查詢vli編碼表得到其被編碼為0;

對於ac係數的中間格式(2,1)(1)而言,(2,1)查ac亮度huffman表得到11100,數字-1通過查詢vli編碼表得到其被編碼為0;

對於ac係數的中間格式(0,0)而言,查ac亮度huffman表得到1010;

因此,最後這個8*8子塊亮度資訊壓縮後的資料流為01111,1101101,000,000,000,111000,1010。總共31位元,其壓縮比是64*8/31=16.5,大約每個畫素用半個位元。

5、dc 和ac亮度huffman表

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