实用无失真信源编码之LZW压缩编码

信源编码简介
信源编码就是把信源符号变换到码符号 的一种映射。
编码的目的就是将原始数据进行压缩， 达到提高通信效率的目的。
信源编码分为：无失真压缩编码和限失 真压缩编码两种。
常见的无失真信源编码方法
“游程编码”、“霍夫曼编码”、 “算术编 码”、“LZW编码”
概率匹配压缩原理
根据信源的统计特性，用短码来代替频 繁出现的原始数据，从而达到压缩的目的。
牛津词典共1354页，每页不超过64字，页 码用11位二进制数表示，每页第几个用6位二 进制数表示，则2个单词用34位数据表示。而 原始数据若用8位ASCII码表示，数据为 16*8=128位。压缩比为128/34=3.8倍。
2、LZW编码方法
LZW压缩有三个重要的对象：数据流、 编码流和字典（编译表）。
例如，对“Data Compression”进行编码
以牛津词典为例子，查词典发现“Data”出 现在第271页第13个字；“Compression”出 现在第213页第8个字。
Data Compression
（271,13）（8）
Data Compression
（271,13）（213,8）
1、LZW编码思想
绝大多数原始信息有很多重复数据，如文 本文档、图片、程序代码等。如果用一些简单 的编码代替这些数据，就可以实现压缩，编码 与数据的对应表就是字典。
基本思想：构造一个字典，将原始信息中 出现的字符串，以单词的形式存储在字典中， 以索引形式给出编码。解码时对根据索引，通 过查字典，转换为原始信息。
数据流
编译码器
编码流
字典
字典的产生
字典不是事先创建好的，而是根据原始 文件数据动态创建的。提取原始文本文件 数据中的不同字符，分成一段一段。将这 些段存入字典，然后用字典中段的索引来 替代原始文本文件数据中的相应分段，减 少原始数据大小。
编码步骤：
（12）新若建 现一 有个 的字 段典 与，字读典取中第的一短个语符相同号时作，为再第取一紧段跟短 语后存面入的字一典 个； 符取 号下组一成符新号的作段为，新把的该段起作点为继短续语分存段入。字 典。重复该过程直到编码结束。
二、LZW编码
在70年代末以前，以霍夫曼编码为 代表的概率匹配压缩模型在数据压缩领 域一直占据着统治地位。
这类编码属于静态概率编码，需要预 知原始消息的概率分布。但大多数信源 的概率是很难预知，甚至概率分布是变 动的。
1977 年，以色列人Ziv 和 Lempel提出了 全新的一个压缩技术被称为 LZ77 算法。 1985年由美国人Welch在LZ77算法基础上提 出LZW编码算法并进入实用阶段。
件很有效
谢谢各位！
信息理论与编码
实用的无失真信源编码
——LZW压缩编码
工程技术学院 电气与电子信息系
郭堃
课程简介
寻找信息传输过程中的共同规律，以 提高信息传输的有效性、可靠性和保密性， 使信息传输系统达到最优化。
本次课内容概要
信源编码
LZW编码
1、LZW编码思想 2、LZW编码方法
LZW编码特点
一、信源编码
莫尔斯电码
段号 短语
1A
2 AC 3D 4B 5 BA 6 ACD 7 DB
数据流
AA C DB B AA C DDB
编码流
0A 1C 0D 0B 4A 2D 3B
码字＝前缀的段号＋结束符号,对于单 符号的短语，相应的段号为0。
三、LZW编码特点
无损压缩，适合压缩文本和程序代码 压缩率高，在无损压缩方法中出类拔萃 不需要预先扫描数据 对反复使用具有相同文字记录和图形的文
它们的思路和字典颇为相似，因此，人 们将基于这一思路的编码方法称作字典式 编码。其在压缩效果上大大超过了霍夫曼 编码，其压缩和解压缩的速度也异常惊人 ，打破了霍夫曼编码一统天下的局面。
LZW编码实际应用 至今，几乎我们日常使用的所有通用压
缩工具最终都归结为以LZW算法为核心。 （1）图像压缩：GIF、TIFF、PNG （2）计算机数据压缩：ZIP、RAR、7-ZIP