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LEINE LINDE萊茵林德 729798-01編碼器
LEINE LINDE萊茵林德 729798-01編碼器
預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
折疊編輯本段PCM
折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
折疊編輯本段DPCM
折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
折疊編輯本段ADPCM
折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
折疊編輯本段PCM
折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
折疊編輯本段DPCM
折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
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折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
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折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
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折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
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折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
折疊編輯本段PCM
折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
折疊編輯本段DPCM
折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
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折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
折疊編輯本段PCM
折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
折疊編輯本段DPCM
折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
折疊編輯本段ADPCM
折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。預(yù)測編碼 中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM,Pulse Code Modulation)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM,Differential Pulse Code Modulation)、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM,Adaptive Differential Pulse Code Modulation)等。
折疊概述
它們較適合于聲音、圖像數(shù)據(jù)的壓縮,因為這些數(shù)據(jù)由采樣得到,相鄰樣值之間的差相差不會很大,可以用較少位來表示。
折疊編輯本段PCM
折疊背景
脈沖編碼調(diào)制(PCM,pulse code modulation)是概念上簡單、理論上完善的編碼系統(tǒng)。它是早研制成功、使用為廣泛的編碼系統(tǒng),但也是數(shù)據(jù)量大的編碼系統(tǒng)。
PCM的編碼原理比較直觀和簡單,如(1)所示。它的輸入是模擬信號,首先經(jīng)過時間采樣,然后對每一樣值都進行量化,作為信號的輸出,即PCM樣本序列x(0),x(1),…,x(n)。圖中的“量化,編碼”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
折疊量化
量化有多種方法。簡單的是只應(yīng)用于數(shù)值,稱為標(biāo)量量化,另一種是對矢量(又稱為向量)量化。標(biāo)量量化可歸納成兩類:一類稱為均勻量化,另一類稱為非均勻量化。理論上,標(biāo)量量化也是矢量量化的一種特殊形式。采用的量化方法不同,量化后的數(shù)據(jù)量也就不同。因此,可以說量化也是一種壓縮數(shù)據(jù)的方法。
折疊標(biāo)量量化
均勻量化
如果采用相等的量化間隔處理采樣得到的信號值,那么這種量化稱為均勻量化。均勻量化就是采用相同的“等分尺”來度量采樣得到的幅度,也稱為線性量化,如(2)所示。量化后的樣本值Y和原始值X的差 E=Y-X 稱為量化誤差或量化噪聲。
非均勻量化
用均勻量化方法量化輸入信號時,無論對大的輸入信號還是小的輸入信號一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號,同時又要滿足精度要求,就需要增加量化間隔,這將導(dǎo)致增加樣本的位數(shù)。但是,有些信號(例如話音信號),大信號出現(xiàn)的機會并不多,增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個不足,就出現(xiàn)了非均勻量化的方法,這種方法也叫做非線性量化。
非線性量化的基本想法是,對輸入信號進行量化時,大的輸入信號采用大的量化間隔,小的輸入信號采用小的量化間隔,這樣就可以在滿足精度要求的情況下用較少的位數(shù)來表示。量化數(shù)據(jù)還原時,采用相同的規(guī)則。
在語音信號的非線性量化中,采樣輸入信號幅度和量化輸出數(shù)據(jù)之間定義了兩種對應(yīng)關(guān)系,一種稱為m律壓擴(m-law companding)算法,另一種稱為A律(A-law)壓擴算法。
1.m 律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的m律壓擴主要用在北美和日本等地區(qū)的通信中,按下面的式子(歸一化)確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1≤< /SPAN> x≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
m為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,取100≤ m≤ 500,多取 m =255。
由于m律壓擴的輸入和輸出關(guān)系是對數(shù)關(guān)系,所以這種編碼又稱為對數(shù)PCM。具體計算時,用m=255,可以把對數(shù)曲線變成8條折線以簡化計算過程。
2.A律壓擴
G.711標(biāo)準(zhǔn)建議的A律壓擴主要用在中國大陸和歐洲等地區(qū)的通信中,按下面的式子確定量化輸入和輸出的關(guān)系:
0 ≤ | x| ≤ 1/A
1/A < |x| ≤ 1
式中:x為輸入信號幅度,規(guī)格化成 -1 ≤< /SPAN > x ≤ 1;
sgn(x)為x的極性,x<0時為-1,否則為1;
A為確定壓縮量的參數(shù),它反映大量化間隔和小量化間隔之比,通常取A=87.6。
A律壓擴的前一部分是線性的,其余部分與m律壓擴相同。A律壓擴具有與m律壓擴相同的基本性能(在大信號區(qū)信噪比高于m律量化器,但在小信號區(qū)不如m律量化器)和實現(xiàn)方面的優(yōu)點,尤其是還可以用直線段很好地近似,以便于直接壓擴或壓擴,并易于與線性編碼格式相互轉(zhuǎn)換。具體計算時,A=87.56,為簡化計算,同樣把對數(shù)曲線部分變成13條折線。
對于采樣頻率為8 kHz,樣本精度為13比特、14比特或者16比特的輸入信號,使用m率壓擴編碼或者使用A率壓擴編碼,經(jīng)過PCM編碼器之后每個樣本的精度為8比特,輸出的數(shù)據(jù)率為64 kbps。這個數(shù)據(jù)就是CCITT推薦的G.711標(biāo)準(zhǔn):話音頻率脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation (PCM) of Voice Frequencies)。通常的聽覺主觀感覺認為8位壓擴量化有不低于12位均勻量化A/D的信噪比及動態(tài)范圍。
折疊編輯本段DPCM
折疊簡介
在PCM系統(tǒng)中,原始的模擬信號經(jīng)過采樣后得到的每一個樣值都被量化成為信號。為了壓縮數(shù)據(jù),可以不對每一樣值都進行量化,而是預(yù)測下一樣值,并量化實際值與預(yù)測值之間的差值,這就是DPCM(Differential Pulse Code Modulation,差分脈沖編碼調(diào)制)。1952年貝爾(Bell)實驗室的C. C. Cutler取得了差分脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)的,奠定了真正實用的預(yù)測編碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DPCM的組成中編碼器和解碼器分別完成對預(yù)測誤差量化值的熵編碼和解碼。
折疊詳細信息
DPCM系統(tǒng)工作時,發(fā)送端先發(fā)送一個起始值x0,接著就只發(fā)送預(yù)測誤差值ek = xk – x^k,而預(yù)測值x^k可記為
x^k = f(x'1,x'2,…, x' N,k), k > N (1)
式中k > N表示x'1,x'2,…, x' N的時序在xk之前,為所謂因果型(Causal)預(yù)測,否則為非因果型預(yù)測。
接收端把接收到的量化后的預(yù)測誤差e^k 與本地算出的x^k相加,即得恢復(fù)信號x'k。如果沒有傳輸誤差,則接收端重建信號x'k與發(fā)送端原始信號xk之間的誤差為:
xk - x' k = x k - ( x^k + e^k )
= ( xk - x^k ) - e^k
= ek - e^k
= qk (2)
這正是發(fā)送端量化器產(chǎn)生的量化誤差,即整個預(yù)測編碼系統(tǒng)的失真*由量化器產(chǎn)生。因此,當(dāng)xk已經(jīng)是信號時,如果去掉量化器,使e^k = ek,則qk = 0,即x'k = xk 。這表明,這類不帶量化器的DPCM系統(tǒng)也可用于無損編碼。但如果量化誤差qk ≠ 0,則x'k ≠xk,為有損編碼。
如果預(yù)測方程式(2)的右方是各個x'i的線性函數(shù),即
N
x' k = Σai(k) x' i k > N (3)
i=1
即得常用的線性預(yù)測,又稱線性預(yù)測編碼(LPC,Linear Predictive Coding)。LPC在語音處理中得到廣泛應(yīng)用,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了許多算法,典型的有:多脈沖線性預(yù)測編碼(MPLPC),規(guī)則脈沖激勵編碼(RPE),碼激勵線性預(yù)測(CELP),代數(shù)激勵線性預(yù)測(ACELP),矢量和激勵線性預(yù)測(VSELP),QCELP(Qualcomm CELP,變速率CELP),低延時碼激勵線性預(yù)測(LD-CELP),共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)激勵線性預(yù)測(CS-ACELP),混合激勵線性預(yù)測(MELP),間隔同步更新碼激勵線性預(yù)測(PSI-CELP),松弛碼激勵線性預(yù)測(RCELP),殘差激勵線性預(yù)測(RELP),規(guī)則脈沖激勵長時預(yù)測(RPE-LTP)等。
在DPCM中,“1位量化”的特殊情況稱為增量調(diào)制(Δ調(diào)制)。
為了能夠正確恢復(fù)被壓縮的信號,不僅在接收端有一個與發(fā)送端相同的預(yù)測器,而且其輸入信號也要相同(都是x'k,而不是xk),動作也與發(fā)送端的預(yù)測器環(huán)路(即發(fā)送端本地的反量化和解碼部分)*相同。
在圖像信號中應(yīng)用DPCM時,用作預(yù)測的像素和被預(yù)測的像素可以在同一行,也可以在不同行(同一幀),甚至在不同幀,分別稱為一維預(yù)測、二維預(yù)測和三維預(yù)測。聲音信號中的預(yù)測只是一維預(yù)測。
DPCM的優(yōu)點是算法簡單,容易硬件實現(xiàn),缺點是對信道噪聲很敏感,會產(chǎn)生誤差擴散。即某一位碼出錯,對圖像一維預(yù)測來說,將使該像素以后的同一行各個像素都產(chǎn)生誤差;而對二維預(yù)測,該碼引起的誤差還將擴散到以下的各行。這樣,將使圖像質(zhì)量大大下降。同時,DPCM的壓縮率也比較低。隨著變換編碼的廣泛應(yīng)用,DPCM的作用已很有限。
折疊編輯本段ADPCM
折疊核心
進一步改善量化性能或壓縮數(shù)據(jù)率的方法是采用自適應(yīng)量化或自適應(yīng)預(yù)測,即自適應(yīng)脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)。它的核心想法是:①利用自適應(yīng)的思想改變量化階的大小,即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值,使用大的量化階去編碼大的差值,②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預(yù)測值,使實際樣本值和預(yù)測值之間的差值總是小。
自適應(yīng)量化
在一定量化級數(shù)下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數(shù)據(jù),根據(jù)信號分布不均勻的特點,希望系統(tǒng)具有隨輸入信號的變化區(qū)間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力,這種能力叫自適應(yīng)量化。
自適應(yīng)量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力,有了估值才能確定相應(yīng)的改變量。若估值在信號的輸入端進行,稱前饋自適應(yīng);若在量化輸出端進行,稱反饋自適應(yīng)。信號的估值必須簡單,占用時間短,才能達到實時處理的目的。
自適應(yīng)預(yù)測
預(yù)測參數(shù)的佳化依賴信源的特征,要得到佳預(yù)測參數(shù)顯然是一件繁瑣的工作。而采用固定的預(yù)測參數(shù)往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳,又不致于有太大的工作量,可以采用自適應(yīng)預(yù)測。
為了減少計算工作量,預(yù)測參數(shù)仍采用固定的,但此時有多組預(yù)測參數(shù)可供選擇,這些預(yù)測參數(shù)根據(jù)常見的信源特征求得。編碼時具體采用哪組預(yù)測參數(shù)需根據(jù)特征來自適應(yīng)地確定。為了自適應(yīng)地選擇佳參數(shù),通常將信源數(shù)據(jù)分區(qū)間編碼,編碼時自動地選擇一組預(yù)測參數(shù),使該實際值與預(yù)測值的均方誤差小。隨著編碼區(qū)間的不同,預(yù)測參數(shù)自適應(yīng)地變化,以達到準(zhǔn)佳預(yù)測。
折疊幀間預(yù)測
幀間預(yù)測編碼是利用圖像幀間的相關(guān)性,即時間相關(guān)性,來達到圖像壓縮的目的,廣泛用于普通電視、會議電視、、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術(shù)中,活動圖像特別是電視圖像是關(guān)注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續(xù)圖像幀組成的時間圖像序列,它在時間上比在空間上具有更大的相關(guān)性。大多數(shù)電視圖像相鄰幀間細節(jié)變化是很小的,即圖像幀間具有很強的相關(guān)性,利用幀所具有的相關(guān)性的特點進行幀間編碼,可獲得比幀內(nèi)編碼高得多的壓縮比。對于靜止圖像或活動很慢的圖像,可以少傳一些幀,如隔幀傳輸,未傳輸?shù)膸媒邮斩说膸鎯ζ髦星耙粠臄?shù)據(jù)作為該幀數(shù)據(jù),對視覺沒有什么影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分,要求有較高的空間分辨率,而對時間分辨率的要求可低些。這種方法叫幀重復(fù)方法,廣泛應(yīng)用于、會議系統(tǒng)中,其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
采用預(yù)測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關(guān)性,即不直接傳送當(dāng)前幀的像素值,而是傳送x和其前一幀或后一幀的對應(yīng)像素x' 之間的差值,這稱為幀間預(yù)測。當(dāng)圖像中存在著運動物體時,簡單的預(yù)測不能收到好的效果,例如當(dāng)前幀與前一幀的背景*一樣,只是小球平移了一個位置,如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預(yù)測值,則在實線和虛線所示的圓內(nèi)的預(yù)測誤差都不為零。如果已經(jīng)知道了小球運動的方向和速度,可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來,而背景圖像(不考慮被遮擋的部分)仍以前一幀的背景代替,將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預(yù)測值,就比簡單的預(yù)測準(zhǔn)確得多,從而可以達到更高的數(shù)據(jù)壓縮比。這種預(yù)測方法稱為具有運動補償?shù)膸g預(yù)測。
具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼是壓縮的關(guān)鍵技術(shù)之一,它包括以下幾個步驟:首先,將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體,各個物體可能有不同的位移,但構(gòu)成每個物體的所有像素的位移相同,通過運動估值得到每個物體的位移矢量;然后,利用位移矢量計算經(jīng)運動補償后的預(yù)測值;后對預(yù)測誤差進行量化、編碼、傳輸,同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償?shù)膸g預(yù)測編碼系統(tǒng)中,對圖像靜止區(qū)和不同運動區(qū)的實時完善分解和運動矢量計算是較為復(fù)雜和困難的。在實際實現(xiàn)時經(jīng)常采用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
瑞典LEINE&LINDE(萊納林德)成立于1967年,四十多年的生產(chǎn)、銷售歷史,他們生產(chǎn)的增量型和型編碼器質(zhì)量,能長期應(yīng)用于振動強,灰塵多,溫度低等各種惡劣環(huán)境。LEINE&LINDE公司用內(nèi)置微處理器以及其他的不斷創(chuàng)新的技術(shù)和不斷追求的動力在編碼器的研發(fā)上不斷前進,并且能適用于不同的操作系統(tǒng)。LEINE&LINDE脈沖編碼器是一種用于在旋轉(zhuǎn)或線性運動中檢測速度或位置的傳感器。編碼器通常被使用在電機上,并應(yīng)用于造紙和冶金工業(yè)、起重設(shè)備、機器人和物料運輸系統(tǒng)以及各種測量、試驗和檢測系統(tǒng)。萊納林德持續(xù)致力于開發(fā)和應(yīng)用*的技術(shù)和創(chuàng)新的工藝,目前已取得了ISO9001認證質(zhì)量管理體系的認證。其產(chǎn)品的耐久使用壽命,對自然資源的謹慎利用,*化的能耗控制是萊納林德獲得ISO 14001標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境管理體系認證的基礎(chǔ)。
其中M、N為子塊的水平和垂直像素數(shù)。
在塊匹配方法中需要解決兩個問題:一是確定判別兩個子塊匹配的準(zhǔn)則;二是尋找計算量少的匹配搜索算法。判斷兩個子塊相似程度的準(zhǔn)則可以利用兩個塊間歸一化的二維互相關(guān)函數(shù)、兩子塊間亮度的均方差MSE或兩子塊間亮度差值的均值MAD等。通過對不同判別準(zhǔn)則的比較研究表明,各種判別準(zhǔn)則對位移矢量的估值精度影響差別不是很大。由于MAD準(zhǔn)則的計算不含有乘法和除法運算而成為常使用的匹配判別準(zhǔn)則。MAD準(zhǔn)則定義如下:
其中Xk和Xk-1分別表示圖像在第k幀和第k-1幀的像素值。當(dāng)MAD小時,表示兩個子塊匹配。
對于匹配搜索算法,簡單和直接的方法就是全搜索方式,即將第k-1幀中的子塊在整個搜索區(qū)內(nèi)逐個像素移動,每移動一次計算一次判決函數(shù)。總的移動次數(shù)為 (2d h + 1)(2d v + 1)。當(dāng)d h = d v = 6時,總的計算次數(shù)為169。顯然,全搜索的運算量是相當(dāng)大的。為了加快搜索過程,人們提出了許多不同的搜索方法,其中應(yīng)用較廣的有二維對數(shù)法、三步法、共軛方向法和正交搜索法。這幾種方法都基于如下的假設(shè):當(dāng)偏離小誤差方向時,判決函數(shù)是單調(diào)上升的,搜索總沿著判決函數(shù)值減小的方向進行。上述幾種方案所需的搜索步驟和計算點數(shù)略有差異,但基本思路是*的。
通過上面介紹的兩種運動矢量估值方法可以看出,像素遞歸法對每一個像素給出一個估計的位移矢量,因而對較小面積物體的運動估值較為精確。但像素遞歸法在估值時需要進行疊代運算,從而存在著收斂速度和穩(wěn)定性問題。塊匹配法對同一子塊內(nèi)位移量不同的像素只能給出同一個位移估值,限制了對每一像素的估值精度。但對于面積較大的運動物體而言,采用塊匹配法的預(yù)測要比采用像素遞歸法的預(yù)測效果好。另外,從軟硬件實現(xiàn)角度看,塊匹配算法相對簡單,在實際活動圖像壓縮編碼系統(tǒng)中得到較為普遍的應(yīng)用。
折疊幀間內(nèi)插
在具有運動補償?shù)念A(yù)測編碼系統(tǒng)中,利用了活動圖像幀間信息的相關(guān)性,通過對相鄰幀圖像的預(yù)測誤差進行編碼而達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。運動補償技術(shù)的引入,大大提高了預(yù)測精度,使傳輸每一幀圖像的平均數(shù)據(jù)量進一步降低。在此系統(tǒng)中圖像的傳輸幀率并沒有變化,仍與編碼前的幀率一樣。然而在某些應(yīng)用場合如可視、會議等,對圖像傳輸幀率的要求可適當(dāng)降低,這就為另外一種稱為幀間內(nèi)插的活動圖像壓縮編碼方法提供了可能。
活動圖像的幀間內(nèi)插編碼是在系統(tǒng)發(fā)送端每隔一段時間丟棄一幀或幾幀圖像,而在接收端再利用圖像的幀間相關(guān)性將丟棄的幀通過內(nèi)插恢復(fù)出來,以防止幀率下降引起閃爍和動作不連續(xù)。恢復(fù)丟棄幀的一個簡單辦法是利用線性內(nèi)插,設(shè)x(i, j), y(i, j)分別代表兩個傳輸幀中相同空間位置上像素的亮度,在中間第n個內(nèi)插幀對應(yīng)位置的亮度z(i, j) 可用如下的內(nèi)插公式:
n=1,2,3,……N-1
其中N為兩個傳輸幀之間的幀間隔數(shù)。
簡單線性幀間內(nèi)插的缺點在于當(dāng)圖像中有運動物體時,兩個傳輸幀在物體經(jīng)過的區(qū)域上不再一一對應(yīng),因而引起圖像模糊。為解決這一問題可采用帶有運動補償?shù)膸g內(nèi)插。具有運動補償?shù)膸g內(nèi)插和幀間預(yù)測都需要進行運動估值,但二者的目的和運動估值不準(zhǔn)確所帶來的影響不*相同。
在幀間預(yù)測中引入運動補償?shù)哪康氖菫榱藴p少預(yù)測誤差,從而提高編碼效率。運動估值的不準(zhǔn)確會使預(yù)測誤差加大,從而使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率上升,但接收端據(jù)此位移矢量和預(yù)測誤差解碼不會引起圖像質(zhì)量下降。而在幀間內(nèi)插中引入運動補償?shù)哪康模鞘够謴?fù)的內(nèi)插幀中的運動物體不致因為內(nèi)插而引起太大的圖像質(zhì)量下降。這是由于在丟棄幀內(nèi)沒有傳送任何信息,要確定運動物體在丟棄幀中的位置必須知道該物體的運動速度。運動估值的不準(zhǔn)確,將導(dǎo)致內(nèi)插出來的丟棄幀圖像的失真。另外,在幀間內(nèi)插中的位移估值一般要對運動區(qū)的每一個像素進行,而不是對一個子塊;否則,內(nèi)插同樣會引起運動物體邊界的模糊。因此,在幀間內(nèi)插中較多使用能夠給出單個像素位移矢量的像素遞歸法。
其他還有閾值法(只傳送像素亮度的幀間差值超過一定閾值的像素)、幀內(nèi)插(對于活動緩慢的圖像,利用前后兩幀圖像進行內(nèi)插,得到預(yù)測圖像,然后對幀差信號進行編碼)、運動估計與補償?shù)取?/p>
其中M、N為子塊的水平和垂直像素數(shù)。
在塊匹配方法中需要解決兩個問題:一是確定判別兩個子塊匹配的準(zhǔn)則;二是尋找計算量少的匹配搜索算法。判斷兩個子塊相似程度的準(zhǔn)則可以利用兩個塊間歸一化的二維互相關(guān)函數(shù)、兩子塊間亮度的均方差MSE或兩子塊間亮度差值的均值MAD等。通過對不同判別準(zhǔn)則的比較研究表明,各種判別準(zhǔn)則對位移矢量的估值精度影響差別不是很大。由于MAD準(zhǔn)則的計算不含有乘法和除法運算而成為常使用的匹配判別準(zhǔn)則。MAD準(zhǔn)則定義如下:
其中Xk和Xk-1分別表示圖像在第k幀和第k-1幀的像素值。當(dāng)MAD小時,表示兩個子塊匹配。
對于匹配搜索算法,簡單和直接的方法就是全搜索方式,即將第k-1幀中的子塊在整個搜索區(qū)內(nèi)逐個像素移動,每移動一次計算一次判決函數(shù)。總的移動次數(shù)為 (2d h + 1)(2d v + 1)。當(dāng)d h = d v = 6時,總的計算次數(shù)為169。顯然,全搜索的運算量是相當(dāng)大的。為了加快搜索過程,人們提出了許多不同的搜索方法,其中應(yīng)用較廣的有二維對數(shù)法、三步法、共軛方向法和正交搜索法。這幾種方法都基于如下的假設(shè):當(dāng)偏離小誤差方向時,判決函數(shù)是單調(diào)上升的,搜索總沿著判決函數(shù)值減小的方向進行。上述幾種方案所需的搜索步驟和計算點數(shù)略有差異,但基本思路是*的。
通過上面介紹的兩種運動矢量估值方法可以看出,像素遞歸法對每一個像素給出一個估計的位移矢量,因而對較小面積物體的運動估值較為精確。但像素遞歸法在估值時需要進行疊代運算,從而存在著收斂速度和穩(wěn)定性問題。塊匹配法對同一子塊內(nèi)位移量不同的像素只能給出同一個位移估值,限制了對每一像素的估值精度。但對于面積較大的運動物體而言,采用塊匹配法的預(yù)測要比采用像素遞歸法的預(yù)測效果好。另外,從軟硬件實現(xiàn)角度看,塊匹配算法相對簡單,在實際活動圖像壓縮編碼系統(tǒng)中得到較為普遍的應(yīng)用。
折疊幀間內(nèi)插
在具有運動補償?shù)念A(yù)測編碼系統(tǒng)中,利用了活動圖像幀間信息的相關(guān)性,通過對相鄰幀圖像的預(yù)測誤差進行編碼而達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。運動補償技術(shù)的引入,大大提高了預(yù)測精度,使傳輸每一幀圖像的平均數(shù)據(jù)量進一步降低。在此系統(tǒng)中圖像的傳輸幀率并沒有變化,仍與編碼前的幀率一樣。然而在某些應(yīng)用場合如可視、會議等,對圖像傳輸幀率的要求可適當(dāng)降低,這就為另外一種稱為幀間內(nèi)插的活動圖像壓縮編碼方法提供了可能。
活動圖像的幀間內(nèi)插編碼是在系統(tǒng)發(fā)送端每隔一段時間丟棄一幀或幾幀圖像,而在接收端再利用圖像的幀間相關(guān)性將丟棄的幀通過內(nèi)插恢復(fù)出來,以防止幀率下降引起閃爍和動作不連續(xù)。恢復(fù)丟棄幀的一個簡單辦法是利用線性內(nèi)插,設(shè)x(i, j), y(i, j)分別代表兩個傳輸幀中相同空間位置上像素的亮度,在中間第n個內(nèi)插幀對應(yīng)位置的亮度z(i, j) 可用如下的內(nèi)插公式:
n=1,2,3,……N-1
其中N為兩個傳輸幀之間的幀間隔數(shù)。
簡單線性幀間內(nèi)插的缺點在于當(dāng)圖像中有運動物體時,兩個傳輸幀在物體經(jīng)過的區(qū)域上不再一一對應(yīng),因而引起圖像模糊。為解決這一問題可采用帶有運動補償?shù)膸g內(nèi)插。具有運動補償?shù)膸g內(nèi)插和幀間預(yù)測都需要進行運動估值,但二者的目的和運動估值不準(zhǔn)確所帶來的影響不*相同。
在幀間預(yù)測中引入運動補償?shù)哪康氖菫榱藴p少預(yù)測誤差,從而提高編碼效率。運動估值的不準(zhǔn)確會使預(yù)測誤差加大,從而使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率上升,但接收端據(jù)此位移矢量和預(yù)測誤差解碼不會引起圖像質(zhì)量下降。而在幀間內(nèi)插中引入運動補償?shù)哪康模鞘够謴?fù)的內(nèi)插幀中的運動物體不致因為內(nèi)插而引起太大的圖像質(zhì)量下降。這是由于在丟棄幀內(nèi)沒有傳送任何信息,要確定運動物體在丟棄幀中的位置必須知道該物體的運動速度。運動估值的不準(zhǔn)確,將導(dǎo)致內(nèi)插出來的丟棄幀圖像的失真。另外,在幀間內(nèi)插中的位移估值一般要對運動區(qū)的每一個像素進行,而不是對一個子塊;否則,內(nèi)插同樣會引起運動物體邊界的模糊。因此,在幀間內(nèi)插中較多使用能夠給出單個像素位移矢量的像素遞歸法。
其他還有閾值法(只傳送像素亮度的幀間差值超過一定閾值的像素)、幀內(nèi)插(對于活動緩慢的圖像,利用前后兩幀圖像進行內(nèi)插,得到預(yù)測圖像,然后對幀差信號進行編碼)、運動估計與補償?shù)取?/p>
其中M、N為子塊的水平和垂直像素數(shù)。
在塊匹配方法中需要解決兩個問題:一是確定判別兩個子塊匹配的準(zhǔn)則;二是尋找計算量少的匹配搜索算法。判斷兩個子塊相似程度的準(zhǔn)則可以利用兩個塊間歸一化的二維互相關(guān)函數(shù)、兩子塊間亮度的均方差MSE或兩子塊間亮度差值的均值MAD等。通過對不同判別準(zhǔn)則的比較研究表明,各種判別準(zhǔn)則對位移矢量的估值精度影響差別不是很大。由于MAD準(zhǔn)則的計算不含有乘法和除法運算而成為常使用的匹配判別準(zhǔn)則。MAD準(zhǔn)則定義如下:
其中Xk和Xk-1分別表示圖像在第k幀和第k-1幀的像素值。當(dāng)MAD小時,表示兩個子塊匹配。
對于匹配搜索算法,簡單和直接的方法就是全搜索方式,即將第k-1幀中的子塊在整個搜索區(qū)內(nèi)逐個像素移動,每移動一次計算一次判決函數(shù)。總的移動次數(shù)為 (2d h + 1)(2d v + 1)。當(dāng)d h = d v = 6時,總的計算次數(shù)為169。顯然,全搜索的運算量是相當(dāng)大的。為了加快搜索過程,人們提出了許多不同的搜索方法,其中應(yīng)用較廣的有二維對數(shù)法、三步法、共軛方向法和正交搜索法。這幾種方法都基于如下的假設(shè):當(dāng)偏離小誤差方向時,判決函數(shù)是單調(diào)上升的,搜索總沿著判決函數(shù)值減小的方向進行。上述幾種方案所需的搜索步驟和計算點數(shù)略有差異,但基本思路是*的。
通過上面介紹的兩種運動矢量估值方法可以看出,像素遞歸法對每一個像素給出一個估計的位移矢量,因而對較小面積物體的運動估值較為精確。但像素遞歸法在估值時需要進行疊代運算,從而存在著收斂速度和穩(wěn)定性問題。塊匹配法對同一子塊內(nèi)位移量不同的像素只能給出同一個位移估值,限制了對每一像素的估值精度。但對于面積較大的運動物體而言,采用塊匹配法的預(yù)測要比采用像素遞歸法的預(yù)測效果好。另外,從軟硬件實現(xiàn)角度看,塊匹配算法相對簡單,在實際活動圖像壓縮編碼系統(tǒng)中得到較為普遍的應(yīng)用。
折疊幀間內(nèi)插
在具有運動補償?shù)念A(yù)測編碼系統(tǒng)中,利用了活動圖像幀間信息的相關(guān)性,通過對相鄰幀圖像的預(yù)測誤差進行編碼而達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。運動補償技術(shù)的引入,大大提高了預(yù)測精度,使傳輸每一幀圖像的平均數(shù)據(jù)量進一步降低。在此系統(tǒng)中圖像的傳輸幀率并沒有變化,仍與編碼前的幀率一樣。然而在某些應(yīng)用場合如可視、會議等,對圖像傳輸幀率的要求可適當(dāng)降低,這就為另外一種稱為幀間內(nèi)插的活動圖像壓縮編碼方法提供了可能。
活動圖像的幀間內(nèi)插編碼是在系統(tǒng)發(fā)送端每隔一段時間丟棄一幀或幾幀圖像,而在接收端再利用圖像的幀間相關(guān)性將丟棄的幀通過內(nèi)插恢復(fù)出來,以防止幀率下降引起閃爍和動作不連續(xù)。恢復(fù)丟棄幀的一個簡單辦法是利用線性內(nèi)插,設(shè)x(i, j), y(i, j)分別代表兩個傳輸幀中相同空間位置上像素的亮度,在中間第n個內(nèi)插幀對應(yīng)位置的亮度z(i, j) 可用如下的內(nèi)插公式:
n=1,2,3,……N-1
其中N為兩個傳輸幀之間的幀間隔數(shù)。
簡單線性幀間內(nèi)插的缺點在于當(dāng)圖像中有運動物體時,兩個傳輸幀在物體經(jīng)過的區(qū)域上不再一一對應(yīng),因而引起圖像模糊。為解決這一問題可采用帶有運動補償?shù)膸g內(nèi)插。具有運動補償?shù)膸g內(nèi)插和幀間預(yù)測都需要進行運動估值,但二者的目的和運動估值不準(zhǔn)確所帶來的影響不*相同。
在幀間預(yù)測中引入運動補償?shù)哪康氖菫榱藴p少預(yù)測誤差,從而提高編碼效率。運動估值的不準(zhǔn)確會使預(yù)測誤差加大,從而使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率上升,但接收端據(jù)此位移矢量和預(yù)測誤差解碼不會引起圖像質(zhì)量下降。而在幀間內(nèi)插中引入運動補償?shù)哪康模鞘够謴?fù)的內(nèi)插幀中的運動物體不致因為內(nèi)插而引起太大的圖像質(zhì)量下降。這是由于在丟棄幀內(nèi)沒有傳送任何信息,要確定運動物體在丟棄幀中的位置必須知道該物體的運動速度。運動估值的不準(zhǔn)確,將導(dǎo)致內(nèi)插出來的丟棄幀圖像的失真。另外,在幀間內(nèi)插中的位移估值一般要對運動區(qū)的每一個像素進行,而不是對一個子塊;否則,內(nèi)插同樣會引起運動物體邊界的模糊。因此,在幀間內(nèi)插中較多使用能夠給出單個像素位移矢量的像素遞歸法。
其他還有閾值法(只傳送像素亮度的幀間差值超過一定閾值的像素)、幀內(nèi)插(對于活動緩慢的圖像,利用前后兩幀圖像進行內(nèi)插,得到預(yù)測圖像,然后對幀差信號進行編碼)、運動估計與補償?shù)取?/p>
其中M、N為子塊的水平和垂直像素數(shù)。
在塊匹配方法中需要解決兩個問題:一是確定判別兩個子塊匹配的準(zhǔn)則;二是尋找計算量少的匹配搜索算法。判斷兩個子塊相似程度的準(zhǔn)則可以利用兩個塊間歸一化的二維互相關(guān)函數(shù)、兩子塊間亮度的均方差MSE或兩子塊間亮度差值的均值MAD等。通過對不同判別準(zhǔn)則的比較研究表明,各種判別準(zhǔn)則對位移矢量的估值精度影響差別不是很大。由于MAD準(zhǔn)則的計算不含有乘法和除法運算而成為常使用的匹配判別準(zhǔn)則。MAD準(zhǔn)則定義如下:
其中Xk和Xk-1分別表示圖像在第k幀和第k-1幀的像素值。當(dāng)MAD小時,表示兩個子塊匹配。
對于匹配搜索算法,簡單和直接的方法就是全搜索方式,即將第k-1幀中的子塊在整個搜索區(qū)內(nèi)逐個像素移動,每移動一次計算一次判決函數(shù)。總的移動次數(shù)為 (2d h + 1)(2d v + 1)。當(dāng)d h = d v = 6時,總的計算次數(shù)為169。顯然,全搜索的運算量是相當(dāng)大的。為了加快搜索過程,人們提出了許多不同的搜索方法,其中應(yīng)用較廣的有二維對數(shù)法、三步法、共軛方向法和正交搜索法。這幾種方法都基于如下的假設(shè):當(dāng)偏離小誤差方向時,判決函數(shù)是單調(diào)上升的,搜索總沿著判決函數(shù)值減小的方向進行。上述幾種方案所需的搜索步驟和計算點數(shù)略有差異,但基本思路是*的。
通過上面介紹的兩種運動矢量估值方法可以看出,像素遞歸法對每一個像素給出一個估計的位移矢量,因而對較小面積物體的運動估值較為精確。但像素遞歸法在估值時需要進行疊代運算,從而存在著收斂速度和穩(wěn)定性問題。塊匹配法對同一子塊內(nèi)位移量不同的像素只能給出同一個位移估值,限制了對每一像素的估值精度。但對于面積較大的運動物體而言,采用塊匹配法的預(yù)測要比采用像素遞歸法的預(yù)測效果好。另外,從軟硬件實現(xiàn)角度看,塊匹配算法相對簡單,在實際活動圖像壓縮編碼系統(tǒng)中得到較為普遍的應(yīng)用。
折疊幀間內(nèi)插
在具有運動補償?shù)念A(yù)測編碼系統(tǒng)中,利用了活動圖像幀間信息的相關(guān)性,通過對相鄰幀圖像的預(yù)測誤差進行編碼而達到壓縮數(shù)據(jù)的目的。運動補償技術(shù)的引入,大大提高了預(yù)測精度,使傳輸每一幀圖像的平均數(shù)據(jù)量進一步降低。在此系統(tǒng)中圖像的傳輸幀率并沒有變化,仍與編碼前的幀率一樣。然而在某些應(yīng)用場合如可視、會議等,對圖像傳輸幀率的要求可適當(dāng)降低,這就為另外一種稱為幀間內(nèi)插的活動圖像壓縮編碼方法提供了可能。
活動圖像的幀間內(nèi)插編碼是在系統(tǒng)發(fā)送端每隔一段時間丟棄一幀或幾幀圖像,而在接收端再利用圖像的幀間相關(guān)性將丟棄的幀通過內(nèi)插恢復(fù)出來,以防止幀率下降引起閃爍和動作不連續(xù)。恢復(fù)丟棄幀的一個簡單辦法是利用線性內(nèi)插,設(shè)x(i, j), y(i, j)分別代表兩個傳輸幀中相同空間位置上像素的亮度,在中間第n個內(nèi)插幀對應(yīng)位置的亮度z(i, j) 可用如下的內(nèi)插公式:
n=1,2,3,……N-1
其中N為兩個傳輸幀之間的幀間隔數(shù)。
簡單線性幀間內(nèi)插的缺點在于當(dāng)圖像中有運動物體時,兩個傳輸幀在物體經(jīng)過的區(qū)域上不再一一對應(yīng),因而引起圖像模糊。為解決這一問題可采用帶有運動補償?shù)膸g內(nèi)插。具有運動補償?shù)膸g內(nèi)插和幀間預(yù)測都需要進行運動估值,但二者的目的和運動估值不準(zhǔn)確所帶來的影響不*相同。
在幀間預(yù)測中引入運動補償?shù)哪康氖菫榱藴p少預(yù)測誤差,從而提高編碼效率。運動估值的不準(zhǔn)確會使預(yù)測誤差加大,從而使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率上升,但接收端據(jù)此位移矢量和預(yù)測誤差解碼不會引起圖像質(zhì)量下降。而在幀間內(nèi)插中引入運動補償?shù)哪康模鞘够謴?fù)的內(nèi)插幀中的運動物體不致因為內(nèi)插而引起太大的圖像質(zhì)量下降。這是由于在丟棄幀內(nèi)沒有傳送任何信息,要確定運動物體在丟棄幀中的位置必須知道該物體的運動速度。運動估值的不準(zhǔn)確,將導(dǎo)致內(nèi)插出來的丟棄幀圖像的失真。另外,在幀間內(nèi)插中的位移估值一般要對運動區(qū)的每一個像素進行,而不是對一個子塊;否則,內(nèi)插同樣會引起運動物體邊界的模糊。因此,在幀間內(nèi)插中較多使用能夠給出單個像素位移矢量的像素遞歸法。
其他還有閾值法(只傳送像素亮度的幀間差值超過一定閾值的像素)、幀內(nèi)插(對于活動緩慢的圖像,利用前后兩幀圖像進行內(nèi)插,得到預(yù)測圖像,然后對幀差信號進行編碼)、運動估計與補償?shù)取?/p>
型號及適用場合:
503系列:輕載型增量編碼器,主要適用于食品,啤酒釀造,汽車制造,造紙,紡織領(lǐng)域;
841系列:防暴重載型增量編碼器,主要應(yīng)用于需要進行防爆處理的場合和領(lǐng)域,常用型號有
841910003等;
850系列:法蘭重載型增量編碼器,主要應(yīng)用于鋼鐵,冶金,工業(yè)爐,起重,港機等行業(yè)領(lǐng)域,如
起重機橫向移動
控制等,常用型號有850009556等;
861系列:通用重載型增量編碼器,主要適用于鋼鐵、冶金、制鋁、造紙等環(huán)境惡劣行業(yè),常用型
號有861900220,861007356等;
862系列:特殊重載型增量編碼器,絕緣性好(SKF絕緣陶瓷軸承),耐低溫,主要適用于大功率電
機和低溫環(huán)境下,以及風(fēng)力發(fā)電機等,主要型號有862108556(大功率電機)
862209126(風(fēng)力發(fā)電機)等;
865系列:雙重載型增量編碼器, 主要適用于鋼鐵,起重,港機等領(lǐng)域,如鋼鐵冷軋生產(chǎn)線(在速
度反饋控制的同時,測量產(chǎn)品的長度),主要型號有865128594;
865系列+電子超速開關(guān):主要適用于鋼鐵,起重,港機,風(fēng)力發(fā)電等需要進行超速控制的場合。
瑞典LEINE&LINDE公司生產(chǎn)編碼器的歷史已有四十多年,他們生產(chǎn)的LEINE&LINDE增量型和LEINE&LINDE型編碼器質(zhì)量,能長期應(yīng)用于振動強,灰塵多,溫度低等各種惡劣環(huán)境。
Leine&Linde編碼器全部產(chǎn)品具有四個特點:精確堅固,抗震抗干擾,通訊智能化,適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。
多年來,萊恩&林德公司(Leine&Linde)致力于嚴格按用戶的需求開發(fā)和制造編碼器,能夠提供一系列精確堅固優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,功能*適應(yīng)客戶需求的的編碼器。
萊恩&林德公司(Leine&Linde)的生產(chǎn)線采用了技術(shù),并致力于智能編碼器的開發(fā),LEINE&LINDE編碼器可應(yīng)用于各種自動化控制系統(tǒng),兼具*的通訊接口適用于連接各種系統(tǒng)的不同通訊網(wǎng)絡(luò)。使我們將滿足用戶對高效和可靠的機器設(shè)備和自動控制的需求提高到一個新的高度。
LEINE&LINDE編碼器具有特別強的可靠性,LEINE&LINDE編碼器即使處于震動,骯臟,寒冷或其他惡劣的工作條件下也能保證*的工作和*的抗干擾能力。特別適于造紙,鋼鐵, 特種車輛,以及相關(guān)電機自動化控制。
LEINE&LINDE編碼器已經(jīng) ** 各大自動化集成公司所普遍認同和采用。廣泛的應(yīng)用與中國的工業(yè)領(lǐng)域,在造紙,鋼鐵,啤酒,汽車制造,以及其他自動化控制領(lǐng)域。
LEINE&LINDE公司用內(nèi)置微處理器以及其他的不斷創(chuàng)新的技術(shù)和不斷追求的動力在編碼器的研發(fā)上不斷前進,并且能適用于不同的操作系統(tǒng)。
多年來,萊恩&林德公司LEINE&LINDE致力于嚴格按用戶的需求開發(fā)和制造編碼器,能夠提供一系列精確堅固優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,功能*適應(yīng)客戶需求的的編碼器。
萊恩&林德公司LEINE LINDE的生產(chǎn)線采用了技術(shù),并致力于智能編碼器的開發(fā),可應(yīng)用于各種自動化控制系統(tǒng),兼具*的通訊接口適用于連接各種系統(tǒng)的不同通訊網(wǎng)絡(luò)。使我們將滿足用戶對高效和可靠的機器設(shè)備和自動控制的需求提高到一個新的高度。
瑞典LEINE&LINDE編碼器, LEINE&LINDE編碼器,LEINE&LINDE脈沖發(fā)生器,LEINE&LINDE測速電機,LEINE&LINDE碼盤,LEINE&LINDE力矩扶臂,LEINE&LINDE光電轉(zhuǎn)換模塊
LEINE&LINDE編碼器具有特別強的可靠性,即使處于震動,骯臟,寒冷或其他惡劣的工作條件下也能保證*的工作和*的抗干擾能力。特別適于鋼鐵,冶金,工業(yè)爐,起重,港機,特種車輛,風(fēng)力發(fā)電,造紙,紡織,機械,金屬,玻璃以及相關(guān)電機自動化控制等行業(yè)。產(chǎn)品已經(jīng)世界各大自動化集成公司所普遍認同和采用,如西門子,ABB公司等。廣泛的應(yīng)用與中國的工業(yè)領(lǐng)域,在造紙,鋼鐵,啤酒,汽車制造,以及其他自動化控制領(lǐng)域。
部分型號:
leine linde Part.no:770594-01 Ser.no:53964220
LEINE+LINDE 861118156
LEINE+LINDE 533236-01
LEINE+LINDE RSA607 Part No.549847-01
LEINE+LINDE 1300320
LEINE+LINDE 1300331
LEINE+LINDE RHI503 Part NO.519858-10 Ser.NO.24446105
LEINE+LINDE RSI 593 533981-01 SN:19490645 18-30V DC 1024 PPR BCO
LEINE+LINDE 521661-01
LEINE+LINDE 729798-01
LEINE+LINDE 861900220 9-30VDC 2048 PPR
LEINE+LINDE 貨號:01300301 序列號:34050180 電壓:9-30 輸入:HTL 輸出:RS-422 編碼器/OUT 1 2
LEINE+LINDE 861-007455-1024 (New name for 18690010-1024)
LEINE+LINDE 507687-01 9-30V 521006351
LEINE+LINDE 861-900220-1024
LEINE+LINDE 861007356-22090347-2048ppr-9-30
LEINE+LINDE M5/01208013
LEINE+LINDE 521661-26
LEINE+LINDE 861007455 1024HTL ser.no 40467780
LEINE+LINDE ART NO:08507041 SER NO:27080323
LEINE+LINDE 861900110-1024 24V
LEINE+LINDE M5/01208013
LeineLinde 861007556 759691-05 48662909 930Vdc 10000ppr HCHTL
LeineLinde 392904-02/9~30V
LeineLinde 521590-01/9-30VDC/12901126
LeineLinde 08590030-60rpm/4-20mA
LeineLinde 8 PIN M12;586299-05
LEISTER 107.354
LEISTRITZ L3MF-90/152-IFOKUI-G
LEM CURRENT SENSOR LEM LT 500- S
LEM NNC-12A-L23 10V/2000A
LENEL LNL-600X-CE220
LENEL LNL-3300
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LENORD+BAUER GEL 260AV-02000-F033
lenser 800KD25GA4TD/GK 33246027
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LENZE FRK 95/44-150L
LENZE GKR042MHBR-071C32
LENZE SSN25-1FVCL D-32696 I=60
LENZE MDFMARS100-32B
LENZE GST06-2MVBR0.75KW
LENZE GKS04-3MHBR0.55KW
LENZE NR:01838230 SSN31-1UVCR-056C22
LENZE e82ev113-4c200
LENZE 2132IP
LEONARD GSWFKU 03 SR 250V 6A 740/1
LEONARD Cross Disk Coupling KKSV_20
LEONI 840015
LEONI E130266
LEONI 6x1 (3x1+2x1+1x1) F09255-01-06
LEROY SOMER 3~LS160LR 15KW N.L253860PA004
LEROY SOMER LS200LT B3 18.5KW// LS200LT B3 18.5KW
LEROY SOMER LS200LT B3 18.5KW
LEROY SOMER MOT.3~LS225ST-T N。316087WK001 S1 380V 1468rpm 37KW 50Hz 68.7A
LEROYSOMER LSMVR 90SL FCR 1.1KW 代碼11028252
LEROYSOMER LSMVR 90SL FCR 1.1KW 代碼11028252
LEROYSOMER LS90L3-FAP 1.1KW
LESER 4374.3154
LESER 1.4404/316L
LESER GRAPHIT+1.4401
LESER 4373.2602
LESER 10-D/G 0.5 F 0.35 1/2 15
LESER 4334.4314H4 AP=16bar
LESER 4412.4514
LESJOFORS PRESSURE SPRING EN 10270-1-SM-NR.1415
LESJOFORS DAMP GAS SPRING338-150-700
LESJOFORS DAMP END FITTING-4602
LESJOFORS DAMP END FITTING4610
LEUZE HRTR 3B/66-S 100-XHP 50113044
LEUZE RS4-6E 線纜CB-D15E-25000S-11GF 支架RS-MS
LEUZE RS-MS
LEUZE 500x500mm-S 50104362
LEUZE RK 72/4-200 L.2
LEUZE BT-SET-240BC
LEUZE RKR-3B-6.42
LEUZE TSK5050.1
LEUZE PRK 96M/P-1370
LEUZE L-ISS 244PP/44-20E-S12 / 50114217
LEUZE AMS304I40 part nunber 50113677 senal number 1302d044702007
LEUZE DDLS 508 120.0
LEUZE DDLS 500
LEUZE Type : BPS8SM 102-01; Nominal voltage : 5.0 V; Degree of protection : IP67
LEWA FC 1 NO.498880-010.001
LEYBOLD TTR211 SP
LEYBOLD PS-113 16014
LG GMR-4D Ith16A DC220V
LIEBHERR 818490202
LIFASA MKPF140200
LIFTKET 20_00040_00040M
LIKA 158S-H-1024ZCU410R
LIKA SFI-5000 081701234
LIKA SM15-R-L-1-3
LIKA SM15-I-L-1-3
LINCOLN 84827
LINCOLN 84827
LINCOLN 4716
LINCOLN 4716
LINCOLN 623-36627-1
LINCOLN 623-36627-1
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LINCOLN WV-M-W2G-1/2-24DC
LINCOLN IR5022
LINCOLN VSG 2-KR 0-2.2
LINCOLN ET63B-44;0.18KW
LINCOLN 92895
LINCOLN 1272 含干油槍槍頭和軟管
LINDAB φ560 風(fēng)量(m³/h)5000~8000
LINDAB φ400 風(fēng)量(m³/h)2000
LINDAB φ630 風(fēng)量(m³/h)3750
LINDAB φ630 風(fēng)量(m³/h)2500
LINDAB φ630 風(fēng)量(m³/h)2667
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LINDAB φ400 風(fēng)量(m³/h)1700
LINDE R40/A-10.5 G B 0.5-10.5bar
LINDE R40/A-6GB 0.5-6BAR
LINMOT S01-71/1000
LINMOT PA01-37/20-R
LINMOT PA01-48/28-R
LINOS G340060000
LINOS 63431
LINOS G340057000
LINOS HARD MEVIS C 50MM/F1.8
LINOS HARD MEVIS C 16MM/F1.6
LIQUI MOLY LM301 CONTACT-OIL NR:3229
LISMAR 51.9915.3 P9915a
LISMAR 51.9919.1 P9919a
LISMAR 52.0818.1 PCL818HD
LISMAR 61.0040.0 PCA-6740/6741 REV.A2
LISMAR P0003 24V
LISMAR PCL818HD 52.0818.1PCL818HDEnhancedA/Dinterf.card
LJU FB-706
LJU FAB-707 65165
LK LK-B+RS400/F65H 4-20mA 4-20mA 力矩4000Mm全行程時間6.5S
LK LK-1000-40-CL600 壓力PN64 DN40 介質(zhì):石灰 氮氣 西門子智能定位器及氣鎖閥 減壓閥
LOCTITE 97115
LOESI EPMS 125C1 s.n 7517
LOESOMAT LHU-30A
LOESOMAT 62306-6
LOESOMAT LDH-48V
LOESOMAT LDK-6
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LOESOMAT SA6-5550
LOESOMAT SA6-5546
LOESOMAT HR55
LOESOMAT H-IS100046
LOESOMAT H-IS100050
LOESOMAT H-IS100055
LOHER AMGK-132SD-02A
LOHER DYNAVERT 2T2A-05400-030OADIOO
LOHER ANGA-132MB-04C
LOI HEFIE2-132M/6T 4KW,loi 950r/min
LONNE 1AV2094B
LORAMENDI 205922
LORD LPS601
LORD Type-2
LORD DEMOD - DVRT® -2
LOREME CAL25IG
LORENZ SI-U10 101131
LORENZ BIW2200
LORENZ 型號BIW2200
LORENZ 0143QA-160NM (16-160)NM
LORENZ K1613-10KN (1-10)KN
LORENZ K1613-50KN (5-50)KN
LORENZ DR2112-30NM +/-10V
LORENZ NR.45598
LORENZ DR2112-1NM +/-10V
Lorenz Messtechnik K25-50
Lorenz Messtechnik K-K-1250/N350-G25_2552-M12
LOVAL 27426+9920754
LOVAL URT-623 970W 400/690V
LOVAL 55638+S-6 5KW/690VY 0.8W/CM2 L1150
LOVATO ATL 800
LOVATO ATL 900
LOVATO ATL DPS1
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LOVATO BF63K
LOWARA 10SV04F015T/D 220-240/380-415 50
LOWARA CEA70/3/A + CEA7122/B14
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LOWARA 3HM04S05T6PVBE
LOWARA MS2160M2-2B5
LOWARA 3HM04S05T6PVBE
LTN RE-15-1-V16
LTN RE-21-3-S04
LTULTRA 210224
LTULTRA 210361
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LTULTRA 210205
LUBBERING BH7/16”L20非標(biāo)非通孔80622007
LUBBERING 70954297 80432406
LUBBERING 70904238 80642002
LUBBERING 70944639 80643302
LUBBERING 70944639 80643302
LUBBERING 70974846 80131406
LUBBERING 70974993 80131406
LUBER D20055TG
LUBER 956525/999-999-22
LUBER 55.32534.010/160076
LUBER KF2-SR2-EX2W
LUETZE RE4-0711
LUETZE R911172479
LUFKIN LS43023-031-GSZ
LUKAS LSC95/260 84148090803
LUKAS LSC75/330 84148090702
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LUKAS LSC95/260 84148090803
LUKAS LH2/1.8-70-NR.84129/2250
LUMBERG ASBSM4/LED3
LUMBERG RKWT12-348/10M
LUMBERG RKT12-348/10M
LUMBERG 0970 PSL 111
LUMBERG BA320DF20038S/N:13237
LUMBERG RKWT/LED F4-21/5m
LUMBERG RST5-RKWT5-228
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LUMBERG RST 4/RKT 4-602/3.0M
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LUMBERG RST 4/RKT 4-602/3.0M
LUTZE LOCC-BOX-FB 7-6400
LUTZE LZ-V10-5505 N 24V AC/DC B.NR 705505
LUTZE LOCC BOX 24VDC 1-10A
Lütze 24VDC Load Monitoring Microcompact LOCC-Box-FB 7-6401 716401
Lütze 24VDC Load Monitoring Microcompact LOCC-Box-FB 7-6401(716401)
Lütze 24VDC Load Monitoring Microcompact LOCC-Box-FB 7-6401(716401)
Lütze 24VDC Load Monitoring Microcompact LOCC-Box-FB 7-6401(716401)
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Lütze AG Power Supply 1 Pins LOCC-Box 7-6425(716425)Lütze
Lütze AG LOCC-Box-CU 7-6426(716426)Lütze
Lütze AG LOCC-Box-AD 7-6427(716427)Lütze
Lütze AG LOCC-Box-BKR 7-6439(716439)Lütze
Lütze AG LOCC-Box-BKB 7-6440(716440)Lütze
M+C F-20T PTFE 20um SP53-PP-20T
M+C ECP2000 01K2300
M+C FS-2T-D
M+C KS2 Ex snr:08020350
M+C 40885 Ratingen Class I,Div.2 Groups A/B/C/D,T4 Net Power 240V 50Hz 200VA
M+C KEMA Nr:02ATEX 1040X SN:160401318 2066571-1
M+C MP-FEX
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M+G DGK106120 SN200583
M+M 249DVFG 8250P DC24V; R2513
M+M 角座閥BPG207LTY5H
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M+S MLHM8C4B ORDER:F-TAI0104-03
M+S BG 2166
MAC 100771 SN:1009919212 65117021M
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MAC 58D-65-611JC
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MACHER HS3-CS30-P11 DC3線 10-30V PNP常開 不銹鋼 無
MACRO CD 438 030 0944 S/N 138189
MADAS RG/2MC DN 65 CE-51A O644
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MADER SE-K-4-14-H
MADER 216148
MADER L150.0156(G 1/4" 1-10 bar)
MADER L016.1001(G 1/4" 230V)
MÄDLER GS AL; 632 216 00; links
MÄDLER GS AR; 632 216 00; rechts
MAEDLER SPANEL 14099801
MAG X10160668
MAG X10160669
MAG X10160671
MAG X10160672
MAG X10160670
MAGAL 用于處理器TYP:YAEL-16的主板 系統(tǒng)型號:YAEL-15
MAGNEMAG M002280 TK70-XTT/S
MAGNETROL B40-IB60-R1M
MAGNETROL DC24V2" NPTMTK1-001N-BSA
MAGNETROL DC24V2″NPTMTK1-001N-BSA ,730369-01-008
Magnet-Schultz MSM/2564614/GHUZ050E43A03/24V/ED-S1
Magnet-Schultz XBPX 030 K54 A01 12 VDC S1
MAGSWITCH 8100482 MLAY 1000x6 Lifting Magnet
MAGTROL D46105/EM/0670/01
MAGTROL LE220:P/N422-220-000-011
MAGTROL LMU 212/011
MAGTROL LB212-011/001
MAGTROL LB212-011/001 3m cable