常用信源編碼方法——游程編碼信息理論與編碼工程技術學院電氣與電子信息系郭堃Page

2課程簡介

尋找信息傳輸過程中的共同規律，以提高信息傳輸的有效性、可靠性和保密性，使達到信息傳輸系統最優化。

本次課內容概要Page

3第一節信源編碼游程編碼1、游程編碼在傳真文件中的應用2、MH編碼游程編碼的不足及發展第二節第三節

莫爾斯電碼Page

4一、信源編碼信源編碼簡介

信源編碼就是把信源符號變換到碼符號的一種映射。

編碼的目的就是將原始數據進行壓縮，提高通信效率。

信源編碼分為：無失真壓縮編碼和限失真壓縮編碼。

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5數據壓縮原理

根據信源的統計特性，用短碼來代替頻繁出現的原始數據，從而達到壓縮的目的。常見的信源編碼方法“游程編碼”、“霍夫曼編碼”、“字典編碼”、“算術編碼”等

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6簡介

游程編碼又稱“游程長度編碼”、“運行長度編碼”或“行程編碼”，該編碼屬于無失真壓縮編碼。

主要應用在二值文件數據壓縮：傳真文件、二值圖像壓縮、音頻信號壓縮等

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7二、游程編碼編碼原理

原始數據有一定的相關性，往往連續出現同樣的消息，將同一個消息連續出現的序列稱為游程。該游程可以用一個消息的樣本和對于出現的次數來表示，譯碼時可以根據樣本和數量進行數據恢復。

基本編碼格式：Page

8符號碼標識碼游程長度例如某數據片段：

BBBBBBBBBBXXXXXXXXXAAAAAAUUUUUUUUUUUUU

游程編碼為：B#10X#9A#6U#13

原始數據共38個字符，編碼后共14個字符。由此可見游程編碼的符號序列長度遠遠少于原始信源符號序列長度。Page

91、游程編碼在傳真文件壓縮中的應用電話網編碼器掃描譯碼器打印Page

10原稿打印稿Page

11二值圖像

掃描后傳真圖像屬于二值數據，在計算機中是用像素來表示，我們把一副圖像細分成很多行，又把每行分為很多像素。像素只有兩種取值：0表示背景（白色），1表示前景（黑色）。

總共有55個白游程以及54個黑游程。如果每個游程用一個字節（8位）進行編碼來提高效率。每個字節第一位表示黑白，剩下7個比特表示游程長度（0~127）。109個游程總共需要872bit。

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12例：下圖是一幅10×50黑白二值圖像“HiMom”

0011010010000010改進方法：（1）黑白交替出現，規定第一游程為白，這樣可省略符號碼，只需對長度編碼。（2）不同長度游程概率不同，對長度進行霍夫曼編碼，大概率編短碼，小概率編長碼。（3）白游程長度一般都比黑游程長度大，可考慮分開編碼。Page

132、MH編碼

MH編碼又叫修正的霍夫曼編碼，是ITU向各國推薦使用的編碼方案。先逐行游程編碼，再進行霍夫曼編碼。該方案是根據多個傳真樣本為概率統計依據而進行編碼的。

用途：黑白二值文件傳真的數據壓縮

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分辨度要求：A4幅面文件(210mm×297mm)有兩種分辨度

（1）一頁A4幅面有1188條掃描線，每條掃描線有1728個像素的掃描分辨率，約2.05M像素。

（2）一頁A4幅面有2376條掃描線，每條掃描線有1728個像素的掃描分辨率，約4.1M像素。Page

15MH編碼規范如下：(1)黑白游程分別對應不同的碼表；(2)游程長度在0～63時，直接查表用相應的結尾碼作為碼字；(3）游程長度在64～1728范圍內時，用組合碼加上結尾碼作為相應的碼字；

例如：5個黑像素 129個白像素=128+1

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16游程長度白游程碼字黑游程碼字000110101000011011110001110102011111310001041011011511000011611100010游程長度白游程碼字黑游程碼字641101100000111112810010000011001000256011011100000101101132000110110000000110011384001101110000001101004480110010000000011010151201100101000000110110010010+0001110011結尾碼碼表0~63組合碼碼表64~1728(4)為保證收發同色，規定每行的第一個游程為白游程(長度可以為零)，每行用一個結束碼(EOL)終止；EOL格式：000000000001，即11個“0”后1個“1”(5)在傳輸時，每頁數據之前加一個結束碼，每頁尾部連續實用6個結束碼。(6)填充碼FILL：為了保證每個掃描行數據傳輸時間達到收發雙方約定的最小傳輸時間，在長度不夠的編碼的結束碼前插入合適的“0”序列。Page

17MH編碼傳送格式Page

18EOL數據EOL數據填充EOL數據???數據EOL數據6個EOLT<TT頁首頁尾第1行第2行…末行結尾碼[例]設某頁傳真文件中某一掃描行的像素點為：

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(白)

5（黑）55（白）10（黑）1641（白）1010110011010110000000100010011010+00101010000000000001Page

191600+41EOL原一行為1728個像素，用“0”表示白，用“l”表示黑，需1728位二元碼元。MH碼只需用54位二元碼元，數據壓縮比為1728:54＝32，壓縮效率很高。不足之處：

（1）游程編碼屬于變長編碼，每個碼字傳送時間長短不一，需要大量的緩沖寄存器。

（2）游程編碼只能檢錯不能糾錯，一般只適合優質的信道。

（3）只適用于二值圖像壓縮。多元則需對游程碼加以改進，配合其他編碼算法來實現高效壓縮。Page