مشش لصف - Iran University of Science and...

51
شم فصل ش: فشردهسازي) بدون اتﻼف( مهرعلياندامينحم م٩٠ - ٩١

Transcript of مشش لصف - Iran University of Science and...

Page 1: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:فصل ششم)بدون اتالف(فشرده سازي

محمدامين مهرعليان٩١-٩٠

Page 2: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

information( اطالعات نظريه و كامپيوتر علوم در• theory( معناي به فشرده سازي

.باشد داشته آن اصلي نسخه ي به نسبت را كمتري بيت كه است نحوي به اطالعات كدينگ

:مي شود تقسيم اصلي دسته ي دو به فشرده سازي•

اساس بر بيت كاهش فشرده سازي اين در :)lossless( بي اتالف فشرده سازي–

.نمي رود بين از اطالعاتي هيچ و مي گيرد انجام آماري افزونگي حذف و شناسايي

و شناسايي اساس بر بيت كاهش فشرده سازي اين در :)lossy( اتالفي فشرده سازي–

.بود نخواهند پذير برگشت اطالعات اين و مي گيرد صورت ارزش تر كم اطالعات حذف

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 2

مقدمه

Page 3: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:مزايا•

.اطالعات نگهداري براي الزم حجم كاهش–

.اطالعات ارسال براي الزم باند پهناي كاهش–

:مشكالت•

.مي رود بين از اطالعات از بخشي شود استفاده اتالفي روش هاي از كه صورتي در–

است مخصوص سخت افزار نيازمند گاها اطالعات رمزگشايي براي اضافي پردازش هاي–

.)محاسباتي سربار( است پياده سازي روش پيچيدگي با متناسب مساله اين كه

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 3

مقدمه

Page 4: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

رمزگشايي و فشرده سازي فرآيند دياگرام بلوك•

Compression( فشرده سازي نرخ عنوان تحت معياري براساس فشرده سازي ميزان• ratio(

:است صورت به آن رابطه كه مي شود ارزيابي

.است فشرده سازي از بعد بيت ها تعداد B1 و فشرده سازي از قبل بيت ها تعداد B0 آن در كه•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 4

مقدمه

compression ratio = B0/B1

Page 5: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:عمومي كاربري با فشرده سازي ابزارهاي از برخي•–WinRar, WinZip, pkzip, compress, gzip

:فايل ها فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•–.zip, .rar, .gz

:)تصوير( ديداري رسانه هاي فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•–JPEG, JPEG 2000, PCX, TGA, TIFF, WMP

:)ويدئو( ديداري رسانه هاي فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•–MPEG-(1,2,4), DivX, Quick time (MOV), Windows Media Video (WMV)

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 5

مقدمه

Page 6: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:شنيداري رسانه هاي فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•–MP3, RealAudio (RA, RAM, RP), AAC, WMA

اتالف بدون كدينگ روش هاي دسته بندي•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 6

مقدمه

كدينگ بدون اتالف

سايرمبتني بر واژه نامهمبتني بر آنتروپي

Page 7: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

code( رمز كلمه يك داده در موجود سمبول هر ازاي به روش ها از دسته اين در• word(

از سمبول هر براي كد طول بهينه ترين شانون نظريه اساس بر .مي شود گرفته نظر در يكتا

.است امi سمبول رخداد احتمال آن در � كه مي كند پيروي زير رابطه

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 7

كدينگ مبتني بر آنتروپي

��

كدينگ مبتني بر آنتروپي

VLEحسابيهافمن…

Page 8: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

information( اطالعات نظريه• theory( مهندسي و كاربردي رياضيات از شاخه اي اندازه گيري شامل و شد مطرح )Shannon( شانون توسط با اولين كه است الكترونيك

.است اطالعات ميزان

چه تا اتفاقي رخداد يك مي كند مشخص كه است اطالعات اندازه گيري براي معياري آنتروپي• .است تصادفي حد

رخداد يك براي را آنتروپي ميزان روبرو نمودار نمونه عنوان به•

.مي دهد نشان سكه پرتاپ مانند دودويي

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 8

نظريه اطالعات

� ��

���

Page 9: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

بودن تصادفي ميزان بنابراين است½ هردو خط و شير احتمال كه بدانيم سكه پرتاب در اگر•

.است ٠ بودن تصادفي ميزان مي آيد شير يا خط هميشه بدانيم اگر و مي باشد ١ با برابر

معادلS={s1,s2,…,sn} الفباي با داده مجموعه يك آنتروپي اطالعات، نظريه اساس بر•

:با است

� و است S درsi سمبول رخداد احتمال � آن در كه•���

چه حاويsi مي كند مشخص

.si كردن كد براي الزم بيت هاي تعداد با بود خواهد متناظر كه است اطالعات ميزان

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 9

نظريه اطالعات

� ��

���� � �

���

Page 10: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

.است S در سمبول هر ازاي به اطالعات )رياضي اميد( وزنداري مجموع واقع در آنتروپي•

مي كند، مشخص را S از سمبول هر ازاي به بيت ها تعداد ميانگين براي را پايين حد آنتروپي•

:يعني

فشرده سازي روش توسط كه است S از سمبول هر ازاي به بيت ها تعداد نميانگين كه–

.مي شود توليد

.دارد بيت ميانگين طور به سمبول هر فشرده سازي روش بهترين در كه معنا بدين•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 10

نظريه اطالعات

Page 11: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

.باشد زير صورت به خاكستري تصوير دو هيستوگرام كنيد فرض•

داريم خاكستري سطح ٢٥٦ از يك هر براي پيكسل ها تعداد از يكنواختي توزيع الف حالت در•

حالتي چنين در مي دهد، رخ پيكسل ها در pi=1/256 احتمال به خاكستري رنگ هر بنابراين

� به خاكستري سطح هر كردن كد براي���

� يعني داريم نياز بيت

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 11

نظريه اطالعات

بالف

Page 12: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

رخداد احتمال كه دارد وجود ٢٠٠ و ١٥٠٠ ،١٠٠ ،٥٠ خاكستري سطح ٤ تنها ب حالت در•

.داريم نيز بيت � به خاكستري سطح هر براي بنابراين .است آن ها

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 12

نظريه اطالعات

Page 13: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

Variable-Length( متغير طول كدينگ در• Encoding (VLE)( فانو- شانون الگوريتم از

)Shannon-Fano( مي كند استفاده.

تكرار فركانس اساس بر عالئم سازي مرتب1.

مجموع كه نحوي به مي شوند تقسيم دوبخش به عالئم دنباله ي بازگشتي صورت به2.

يه شامل بخش هر كه زماني تا شود يكسان بخش دو هر براي تكرار فركانس هاي

.شود عالمت

:بگيرد نظر در را »ايرانيان« كلمه نمونه عنوان به•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 13

(VLE)كدينگ طول متغير

ا ي ن ر حرف

١ ٢ ٢ ٣ تعداد

Page 14: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:بود خواهد زير صورت به آن حروف دسته بندي فرآيند بنابراين•

انجام گونه اي به تقسيم بندي شاخه هر در–

هر در حروف تكرار مجـموع كه مي شود

.باشد حالت نزديك ترين يا برابر زيرشاخه

.بماند باقي عالمت يك تنها تا مي دهيم ادامه آنقـدر را شاخه هر–

در عالمت هر به رسيدن مسير و مي دهيم تخصيص را ١ و ٠ بيت شاخه زير هر براي–

.»ن« حرف براي 10 مثال بود خواهد عالمت آن كد كننده تعيين واقع

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 14

(VLE)كدينگ طول متغير

٨

)٥: (ا ي )٣: (ن ر

)٣: (ا )٢: (ي )٢: (ن )١: (ر

0

0 1

110

Page 15: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

.مي دهد نشان »ايرانيان« كلمه ي در را حرف هر كد معادل زير جدول•

بيت ٨ بايد كنيم سازي ذخيره فشرده غير صورت به را حرف هشت اين مي خواستيم چنانچه•

.بوديم بيت ٦٤ نيازمند مجموع در كه مي شد گرفته نظر در كاركتر هر براي

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 15

(VLE)كدينگ طول متغير

تعداد بيت استفاده شده كد تعداد حرف٦ 00 ٣ ا٤ 01 ٢ ي٤ 10 ٢ ن٢ 11 ١ ر

١٦: مجموع تعداد بيت ها

Page 16: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

ايرانيان كلمه مثال در نمونه عنوان به ندارد، وجود يكتايي درخت همـواره روش اين براي•

.است ترسيم قابل نيز زير درخت

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 16

(VLE)كدينگ طول متغير

٨

)٣: (ا ٥

٣ )٢: (ي

)٢: (ن )١: (ر

1

0 1

0

10

Page 17: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

Huffman( هافمن كد روش در• coding( مي شود گرفته بكار زير الگوريتم.

كدام هر تكرار فركانس اساس بر سمبول ها سازي مرتب1.

كن تكرار را زير مراحل بماند باقي سمبول يك تنها كه زماني تا2.

.Iو مي دهيم تشكيل آن با درخت زير يك و كرده انتخاب را تكرار كمترين با سمبول دو

.مي گيريم نظر در آن ها والد براي معادل كد يك

.IIمي دهيم تخصيص آن ها والد به جديد درخت زير در را فرزند دو تكرار تعداد مجموع.

.IIIمي دهيم قرار آن ها جايگزين را والدشان و كرده حذف ليست از را سمبول دو.

ريشه از آن مسير اساس بر برگ هر براي معادل كد تخصيص3.

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 17

كد هافمن

Page 18: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:»ايرانيان« كلمه براي هافمن كد اجراي•

ر ن ي ا1.

p1 ي ا2.

p2 ا3.

.4p3

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 18

كد هافمن

P3 )٨ (

)٣: (ا P2 ) :٥ (

P1 )٢: (ي ) ٣: (

)٢: (ن )١: (ر

0

0 1

1

10

Page 19: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

.مي دهد نشان ايرانيان كلمه ي در را حرف هر كد معادل زير جدول•

code( رمز كتاب يك واقع در فايل هر گشايي رمز براي• book( كه دارد وجود آن ابتداي در

.مي دهد نشان را سمبولي چه بيت دنباله ي هر معادل مي كند مشخص

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 19

كد هافمن

تعداد بيت استفاده شده كد تعداد حرف٣ 0 ٣ ا٤ 10 ٢ ي٦ 110 ٢ ن٣ 111 ١ ر

١٦: مجموع تعداد بيت ها

Page 20: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:ويژگي ها•

ابهام دچار رمزگشايي فرآيند در بنابراين باشد، ديگري كد پيشوند نمي تواند كدي هيچ– دچار ويژگي اين وجود عدم علت به زير كد جدول براي نمونه عنوان به .شد نخواهيم

.هستيم ابهام

بدين است، اثبات قابل كد اين در افزونگي ميزان كاهش براي ممكن حالت بهينه ترين– از است كمتر سمبول ها با متناظر بيت هاي ميانگين كه معنا

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 20

كد هافمن

a b c d e f

0 101 100 111 110 1100

11000100110 → face11000100110 → eaace

11000100110

Page 21: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

واقع در و باشد بزرگ )pi( سمبول ها رخداد احتمال كه شرايطي در هافمن روش از استفاده•

باشد صفر به نزديك اطالعات نظريه اساس بر سمبول ها براي الزم بيت هاي تعداد

.مي شود استفاده يافته توسعه هافمن كد روش از و بود نخواهد كارا چندان ) (

از تركيبي براي شود استفاده رمز كلمه يك سمبول هر ازاي به آنكه جاي به روش اين در•

.مي شود گرفته نظر در دودويي معادل سمبول ها

شود استفاده سمبول ها تاييk تركيب از S={s1,s2,…,sn} الفباي براي اگر نمونه عنوان به•

.داشت خواهد الفبا nk آن يافته توسعه الفباي

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 21

هافمن توسعه يافتهكد

��

Page 22: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

مي كند ايجاد معمولي هافمن روش به نسبت را بهبودهايي يافته توسعه هافمن روش چند هر•

.نيست چشمگير چندان مقدار اين اما

توسعه الفباي تعداد آنگاه باشد بزرگ k مقدار اگر كه است اين روش اين مشكالت از يكي•

.شد خواهد حجيم سمبول ها جدول نيز دليلي همين به و شد خواهد زياد بسيار يافته

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 22

هافمن توسعه يافتهكد

Page 23: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

دريافت با سپس و مي شود ايجاد موجود داده هاي اساس بر ايستا درخت يك ابتدا روش اين در•

.مي شود رساني روز به پويا صورت به درخت فرستنده، از بيشتر اطالعات

الگوريتم و )Initial_code( يكسان اوليه درخت از استفاده روشي چنين از استفاده براي الزم شرط•

.است فرستنده و گيرنده در مشابه )update_tree( بروزرساني

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 23

هافمن تطبيقيكد

DECODER-------Initial_code();while not EOF{

decode(c);output(c);update_tree(c);

}

ENCODER-------Initial_code();while not EOF{

get(c);encode(c);update_tree(c);

}

Page 24: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:الگوريتم•

شده نوشته اعداد و شده اند گذاري شماره باال به پايين و راست به چپ از ترتيب به گره ها–.است سمبول ها تعداد دهنده نشان پرانتزها در

افزايش صورت به مي بايست گره ها همه يعني شود، حفظ همواره بايد sibling ويژگي– و مي شود فراخواني )swap( تعويض روال صورت اين غير در و باشند شده مرتب تعداد

.مي شود رساني روز به گره ها ترتيب

بيشتر تعداد كه گره اي با است كمتر آن تعداد كه والدي گره تعويض روال اعمال هنگام–.مي شود تعويض دارد

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 24

كد هافمن تطبيقي

Page 25: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 25

كد هافمن تطبيقي

Page 26: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

.دارد هافمن كد با مقايسه در بهتري نتايج معموال كه است جديدتري روش حسابي كدينگ•

از صحيحي تعداد كه مي يابد اختصاص رمز كلمه يك سمبول هر به معموال هافمن كد در• را داده ها كل حسابي كدينگ در كه صورتي در مي شود، گرفته نظر در آن براي بيت ها

.آورد در رمز به عدد يك با مي توان

متناظر بازه يك و رخداد احتمال يك داده در آن تكرار فركانس به توجه با سمبول هر ازاي به• كلمه براي مثال مي شود، گرفته نظر در آن با

هر متـناظر بازه و رخـداد احـتـمال »ايران«

:بود خواهد روبرو صورت به حروف از يك

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 26

(Arithmetic)كدينگ حسابي

حرفايرن

تعداد٠.٢٠.٢٠.٢٠.٤

بازه]٠،٠.٤(]٠.٤،٠.٦(]٠.٦،٠.٨(]٠.٨،١(

Page 27: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

ترتيب اساس بر بازه اين .مي شود داده نشان ]٠،١( بازه در عددي با داده هر شده ي رمز معادل•

خواهد محدودتر نيز بازه سمبول طول افزايش با و مي شود مشخص هركدام با متناظر بازه و سمبول ها

:داريم »اين« كلمه براي نمونه عنوان به .شد

.مي كنيم انتـخاب را ]٠،٠.٤( بـازه »ا« حرف براي–

حرف هر بـازه هاي اساس بر مجددا را ]٠،٠.٤( بازه–

.مي كنيم تقسيم بندي

.مي كنيـم انتـخاب »ي« حرف بـراي را دوم بازه–

.مي دهيم ادامه حرف آخرين تا را الگوريتم–

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 27

(Arithmetic)كدينگ حسابي

ا

ر

ي

ن

٠

٠.٤

٠.٦

٠.٨

١

٠

٠.١٦

٠.٢٤

٠.٣٢

٠.٤

٠.١٦

٠.١٩٢

٠.٢٠٨

٠.٢٢٤

٠.٢٤

Page 28: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

داده كردن كد براي كه بود خواهد ]٠.٢٢٤،٠.٢٤( »اين« كلمه براي معادل بازه نهايت در–.شود مي گرفته نظر در بازه ابتداي

دنباله كوتاه تـرين نـظر مـورد بازه از شـود مي تالش داده ارسال يا ذخيـره سـازي براي– ترتيب به ٠.٢٣ و ٠.٢٢٤ دودويـي معـادل نمـونـه عنوان بـه شـود استـخـراج اعـداد

0. .0 و 11100000 »اين« كلمه ذخيره براي كافيست نتيجه در و است 10111.كرد استفاده بيت ٥ از

ذخيره سازي حجم افزايش است ممكن و نيست شده تضمين فشرده سازي حسابي كدينگ در•.دهد رخ نيز

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 28

(Arithmetic)كدينگ حسابي

Page 29: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:داشت خواهيم ٠.٨٧ براي مثال مي شود انجام فوق عمليات عكس نيز گشايي رمز فرآيند در•

.مي كنيم انتخاب را »ن« حرف است ]٠.٨،١( بازه در ٠.٨٧ كه آنجا از–

را »ا« حرف است ]٠.٨،٠.٨٨( بازه در ٠.٨٧ چون–

.مي كنيم انتخاب

بدست »نان« كلمه فوق فرآيند ادامه با نهايت در–

.آمد خواهد

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 29

(Arithmetic)كدينگ حسابي

ا

ر

ي

ن

٠

٠.٤

٠.٦

٠.٨

١

٠.٨

٠.٨٨

٠.٩٢

٠.٩٤

١

٠.٨

٠.٨٣٢

٠.٨٤٨

٠.٨٦٤

٠.٨٨

Page 30: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

واژه نامه كه داده ساختمان يك در رشته ها زير از مجموعه اي معموال روش ها از دسته اين در•

پيدا واژه نامه مدخل هاي از يكي با منطبق الگويي هرگاه كننده رمز و مي شود ذخيره دارد نام

.مي كند جايگزين واژه نامه در معادل كد با را آن كند

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 30

كدينگ مبتني بر واژه نامه

كدينگ مبتني بر واژه نامه

RLELZW…

Page 31: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

به داده يك صورت به مشابه داده هاي از دنباله اي آن در كه است كدينگ از ساده اي روش•

.مي شود ذخيره داده ها آن تعداد كننده مشخص عدد همراه

.دارد زيادي كاربرد باينري تصاوير ذخيره سازي در روش اين•

.مي كنند استفاده فشرده سازي روش اين از IFF و TGA، PCX تصويري فايل هاي•

.است سفيد و سياه نقاط از دنباله اي فكس زيرا مي شود استفاده فكس ارسال در روش اين از•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 31

Run-length (RLE)كدينگ

aaaaabbbcccccccccccaaaaaa 5a3b11c6a

Page 32: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

پراكنده مستقل صورت به )...و سمبول ها( آن اطالعات كه است منبعي :حافظه بدون منبع•

.ندارد وابستگي قبلي سمبول هاي به سمبول هر مقدار كه معنا بدين شده اند،

به را اطالعات منبع حافظه، بدون منبع فرض گرفتن نظر در جاي به Run-length كدينگ•

.مي كند فرض آن حافظه با شكل

Run-length كدينگ روش از استفاده با باينري تصوير يك سازي فشرده از نمونه اي•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 32

Run-length (RLE)كدينگ

000000000000000000000000000000000001111111111111111111100000000001000000000000000000100000000001000000000000000000100000000001111111111111111111100000000000000000000000000000000000

0,300,5 1,20 0,50,5 1,1 0,18 1,1 0,50,5 1,1 0,18 1,1 0,50,5 1,20 0,50,30

Page 33: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

دنباله اي بازنمايي براي ثابت طول با رمز كلمه از )LZW )Lempel–Ziv–Welch روش• موجود كلمات مانند .مي كند استفاده دارند وجود منبع در معموال كه متغير طول با سمبول ها از.متن يك در

مشابهي واژه نامه ي پويا صورت به LZW در )decoder( رمزگشا و )encoder( كننده رمز•.مي كنند ايجاد اطالعات دريافت حين در را

.مي شوند طوالني تر رفته رفته واژه نامه مدخل هاي روش اين در•

ميانگين طور به كه مي شود استفاده GIF تصاوير سازي فشرده برنامه هاي در الگوريتم اين از•.دهد مي كاهش سوم يك به را تصوير حجم

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 33

LZW

Page 34: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

LZW سازي فشرده الگوريتم به مربوط كد شبه•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 34

LZW

BEGINs = next input character;while not EOF{ c = next input character;

if s + c exists in the dictionarys = s + c;

else{ output the code for s;

add string s + c to the dictionary with a new code;s = c;

}}output the code for s;

END

Page 35: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 35

LZW

كاركتر ٣ شامل ساده واژه نامه يك از كلمات از دنباله اي فشرده سازي براي كنيد فرض :مثال•

كنيم استفاده

فشرده سازي الگوريتم باشد، ”ABABBABCABABBA“ دنباله مثال اين ورودي اگر•

LZW كرد خواهد عمل بعد صفحه اساليد در شده داده نمايش صورت به.

)code string(كد رشته 1 A

2 B

3 C

Page 36: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:رمزكننده در زير ورودي براي بنابراين•

ABABBABCABABBA

1 كدهاي صورت به خروجي 2 4 5 2 3 4

6 ١٤ ارسال جاي به كه بود خواهد 1

نرخ لذا مي شود، ارسال كد ٩ تنها كاركتر

.است ١.٥٦=١٤/٩ با برابر فشرده سازي

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 36

LZW

s c output code string

1 A

2 B

3 C

A B 1 4 AB 1B A 2 5 BA 2A B 3AB B 4 6 ABB 4B A 5BA B 5 7 BAB 6B C 2 8 BC 7C A 3 9 CA 8A B 9AB A 4 10 ABA 10A B 11AB B 12

Page 37: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

LZW رمزگشايي الگوريتم به مربوط كد شبه•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 37

LZW

BEGINs = NIL;while not EOF{

k = next input code;entry = dictionary entry for k;output entry;if (s != NIL)add string s + entry[0] to dictionary with a new code;s = entry;

}END

Page 38: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:رمزگشا در زير ورودي براي بنابراين•

1 2 4 5 2 3 4 6 1

:صورت به خروجي

ABABBABCABABBA

.خواهد بود

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 38

LZW

s c output code string

1 A

2 B

3 C

NIL 1 AA 2 B 4 AB B 4 AB 5 BA AB 5 BA 6 ABB BA 2 B 7 BAB B 3 C 8 BC C 4 AB 9 CA AB 6 ABB 10 ABA ABB 1 A 11 ABBA A EOF

Page 39: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

گرفـته نظـر در فشرده سازي كد طول براي مشخصي دامنه معمـوال واقعي كاربردهاي در•

l0] مي شـود lmax]. 2 ابتدا واژه نامه اندازهl0 2 حداكثر تا و بود خواهدlmax خواهد افزايش

.يافت

حافظه سازي خالي روش هاي از lmax اندازه به كد طول رسيدن با فشرده سازي اين در•

)flushed( مي شود استفاده.

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 39

LZW

Page 40: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

كه بودند روش هايي )واژه نامه بر مبتني و آنتروپي بر مبتني( كنون تا شده معرفي ي دسته دو•

در كه روش هايي اما مي شدند استفاده داده نوع هر براي و عمومي تر كاربردهاي در معموال

رسانه اي چند منابع فشرده سازي در كه هستند روش هايي شد خواهند داده توضيح ادامه

.دارند بيشتري كاربرد

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 40

ساير روش هاي كدينگ

ساير روش هاي كدينگ

…مبتني بر پيشگوييكدينگ تفاضلي

Page 41: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

به است متوالي داده هاي بين وابستگي وجود رسانه اي چند داده هاي ويژگي هاي از يكي•

و دارد همسايه پيكسل هاي رنگ به زيادي شباهت پيكسل يك رنگ تصوير در نمونه عنوان

حركت خود قبلي نمونه هاي حركت دنباله در بعدي زمان در نمونه هر صوتي فايل يك در يا

temporal( گويند زماني افزونگي آن به كه مي كند redundancy(.

Delta( دلتا يا تفاضلي كدينگ در• encoding( تالش شده گفته واقعيت از استفاده با

آن ها، بين اختالف ذخيره با رسانه اي چند منبع يك داده هاي تك تك ذخيره جاي به مي شود

.كرد استفاده ذخيره سازي براي را كمتري بيت هاي تعداد

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 41

كدينگ تفاضلي

Page 42: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:نوشتاري رسانه هاي در تفاضلي كدينگ•

RFC نام با HTTP در تفاضلي كدينگ وب، زمينه در نمونه عنوان به– استفاده 3229 و مي شود ارسال وب صفحات از متفاوت نسخه ي دو بين اختالف آن در كه مي شود

.نيست داده ها كل ارسال به نيازي ديگر

سرور ابتدا ايستگاه يك از وب صفحات به دسترسي براي شده گفته راهكار از استفاده با– بيشتر سرعت با شده ذخيره نسخه ي با آن انطباق و صفحه در موجود تغييرات دريافت با

.مي كند ارسال را اطالعات

.است اينترنت ترفيك چشمگير كاهش مذكور روش مزيت اصلي ترين–

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 42

كدينگ تفاضلي

Page 43: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:تصوير در تفاضلي كدينگ•

:مي شود تعريف زير صورت به I(x,y) تصوير يك براي d(x,y) ساده تفاضلي تصوير–

:داشت خواهيم دوبعدي گسسته الپالسين براي يا–

هيستوگرام معادل تفاضلي تصوير معمولي، تصاوير در موجود فضايي افزونگي خاطر به–

.مي يابد كاهش آن آنتروپي بنابراين و داشت خواهد باريك تري

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 43

كدينگ تفاضلي

d(x, y) = I(x, y) − I(x − 1, y)

d(x; y) = 4I(x, y) − I(x, y − 1) − I(x, y +1)−I(x+1, y)−I(x−1, y)

Page 44: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

ترتيب به ب و الف شكل هاي•

را آن مشتق و خاكستري تصاوير

.مي دهد نشان

ترتيب به د و ج شكل هاي•

و خاكستري تصاوير هيستوگرام

.مي دهد نشان را آن مشتق

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 44

كدينگ تفاضلي

0

500

1000

0 100 200

0

2000

4000

6000

8000

0 100 200

ب الف

د ج

:)ادامه( تصوير در تفاضلي كدينگ•

Page 45: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

از استفاده با آن در كه است آماري فشرده سازي بر مبتني روش يك كدينگ نوع اين•

.مي شود پيشگويي بعدي سمبول قبلي سمبول هاي از مجموعه اي

از تنها آن در كه كرد قلمداد پيشگويي كدينگ از خاصي حالت مي توان را تفاضلي كدينگ•

.مي شود استفاده متوالي سمبول هاي اختالف

مدل مرتبه ،n مي شود، استفاده جديد سمبول پيشگويي براي كه قبلي سمبول هاي تعداد•.مي كند مشخص را پيشگويي

.مي شود استفاده اتالف بدون JPEG تصاوير فشرده سازي در روش اين از•

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 45

پيشگوييمبتني بر كدينگ

Page 46: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:اتالف بدون JPEG تصاوير در پيشگويي بر مبتني رويكرد•

همسايه ٣ تا حداكثر مقادير از تركيبي از پيكسل، هر مقدار پيشگويي براي روش اين در–

جدول و مي دهد نشان را X پيكسل همسايه هاي زير شكل .مي شود استفاده پيكسلي آن

.مي دهد نشان را پيشگويي براي استفاده قابل الگوي ٧ حاوي نيز زير

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 46

كدينگ مبتني بر پيشگويي

Predictor PredictionP1 AP2 BP3 CP4 A+B-CP5 A+(B-C)/2P6 B+(A-C)/2P7 (A+B)/2

Page 47: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:)ادامه( اتالف بدون JPEG تصاوير در پيشگويي بر مبتني رويكرد•

و مي كند محاسبه X محل در پيكسل واقعي مقدار با را شده پيشگويي مقدار رمزكننده–

معرفي كه موجود اتالف بدون روش هاي از يكي از استفاده با را موجود اختالف سپس

.مي كند رمز هافمن، كد مانند گرديد

,A مقادير از هريك داشت توجه بايد• B و C گشايي رمز براي آنكه از قبل X شوند، استفاده

.مي شوند گشايي رمز

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 47

كدينگ مبتني بر پيشگويي

Page 48: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:تصوير در اتالف بدون فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•

• ILBM – (lossless RLE compression of Amiga IFF images)

• JBIG2 – (lossless or lossy compression of B&W images)

• JPEG-LS – (lossless/near-lossless compression standard)

• JPEG 2000 – (includes lossless compression method, as

proven by Sunil Kumar, Prof San Diego State University)

• JPEG XR – formerly WMPhoto and HD Photo, includes a

lossless compression method

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 48

فشرده سازي بدون اتالف در تصاوير

Page 49: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:)ادامه( تصوير در اتالف بدون فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•

• PGF – Progressive Graphics File (lossless or lossy compression)

• PNG – Portable Network Graphics

• TIFF – Tagged Image File Format

• Gifsicle (GPL) – Optimize gif files

• Jpegoptim (GPL) – Optimize jpeg files

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 49

فشرده سازي بدون اتالف در تصاوير

Page 50: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:صوت در اتالف بدون فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•

• Free Lossless Audio Codec – FLAC

• Apple Lossless – ALAC (Apple Lossless Audio Codec)

• apt-X – Lossless

• Adaptive Transform Acoustic Coding – ATRAC

• Audio Lossless Coding – also known as MPEG-4 ALS

• MPEG-4 SLS – also known as HD-AAC

• Direct Stream Transfer – DST

• Dolby TrueHD

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 50

فشرده سازي بدون اتالف در صوت

Page 51: مشش لصف - Iran University of Science and Technologywebpages.iust.ac.ir/mehralian/files/courses/multimedia/...:يمومع يربراك اب يزاسهدرشف ياهرازبا

:)ادامه( صوت در اتالف بدون فشرده سازي حوزه در مطرح پسوند هاي از برخي•

• DTS-HD Master Audio

• Meridian Lossless Packing – MLP

• Monkey's Audio – Monkey's Audio APE

• OptimFROG

• Original Sound Quality – OSQ

• RealPlayer – RealAudio Lossless

• Shorten – SHN

• TTA – True Audio Lossless

• WavPack – WavPack lossless

• WMA Lossless – Windows Media Lossless

محمدامين مهرعليان -محيط هاي چند رسانه اي 51

فشرده سازي بدون اتالف در صوت