視頻編碼中熵編碼之基于上下文的變長編碼（Huffman霍夫曼編碼和指數哥倫布）

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1、霍夫曼（Huffman）算法簡介

2、霍夫曼（Huffman）編碼步驟

3、霍夫曼（Huffman）編碼特點

4、霍夫曼（Huffman）編碼舉例

①、視頻編碼中熵編碼之熵及熵編碼基本原理

②、視頻編碼中熵編碼之"Z"字掃描原理(變換DCT系數和小波變換系統分布特性和統計特性)

③、視頻編碼中熵編碼之基于上下文的變長編碼（Buffman霍夫曼編碼和指數哥倫布）

④、視頻編碼中熵編碼之基于上下文的算術編碼

⑤、視頻編碼中熵編碼之位平面編碼

⑥、視頻編碼中熵編碼之零數編碼

⑦、視頻編碼中熵編碼之游程編碼

5、 環路濾波

前言

視頻編碼中熵編碼的目標是去除信源符號在信息表達上的表示冗余，也稱為信息熵冗余或者編碼冗余。 熵編碼技術是視頻編碼系統中的基礎性關鍵技術之一。

一、霍夫曼（Huffman）算法簡介

• Huffman編碼是1952年為壓縮文本文件所設計的編碼方法，也是目前消除視頻信息冗余最常使用的方法之一
• 對出現概率最大的符號賦以最短的碼字， 概率越小表示的碼字越長， 從而表示每個符號的平均比特數最小

二、霍夫曼（Huffman）編碼步驟（分為兩類 賦值與反推）

1. 把信源符號按照概率大小順序排列（概率排序）
2. 在分配碼字長度時，首先將兩個出現概率最小的兩個符號的概率相加，合成一個概率；（合并）
3. 把這個合成概率看作是一個新組合符號的概率， 重復上述做法，直到最后只城下兩個符號的概率為之（置換）
4. 完成上述步驟后，在返回向前進行編碼，每一層有兩個分支，分別賦予0和1（大的賦0或者小的賦1 但是必須一致）

三、霍夫曼（Huffman）編碼特點

1、霍夫曼編碼是瞬時唯一的可解塊編碼

• ① 瞬時：符號串中每個碼字無需參考后繼符號就可解碼
• ② 唯一可解碼：任何符號串只能以一種方式解碼
• ③ 塊編碼：每個信源符號都映射到一個編碼符號的固定序列中

2、霍夫曼編碼是唯一可譯碼。短的碼不會成為更長碼的起始部分

3、霍夫曼編碼的平均碼長接近于熵

4、與計算機的數據結構不匹配

5、需要多次排序， 耗費時間

注意： 1、霍夫曼編碼的算法是確定的， 但是編出的碼并非是唯一的
2、由于霍夫曼編碼的依據是信源符號的概率分布， 故其編碼效率取決于信源的統計特性

原因是： 在編碼步驟過程中賦值 是有區別的（例如： 大賦0， 小賦1）

四、Huffman編碼特點

1. 霍夫曼編碼的局限性在于，該編碼方法只適用于離散信源，即信源符號個數為有限數
2. 編碼時需要知道輸入符號集的概率分布
3. 在進行Huffman編碼壓縮時，計算量大而復雜，尤其是譯碼復雜度較高
4. 由于碼長不等，還存在一個輸入與輸出的速率匹配問題

五、Huffman編碼舉例

1、簡單編碼流程

2、Huffman編碼（樹結構分析法）

總結

數字視頻編碼技術原理地址：https://chensongpoixs.github.io/cvideo_codec/