压缩算法之算术编码与霍夫曼编码经典对比分析

背景

---

前文单独浅析过算术编码和霍夫曼编码的功能及实现，均属于熵编码，常用于无损压缩场合。本文将两者结合在一起，从专利角度、易用性、使用广度、压缩效率等角度进行对比分析，以加深对两种经典压缩算法的认识。

异同分析

---

霍夫曼编码本质是算术编码的一种特例，算术编码的小数会编码转进制为0101，类似于霍夫曼编码。但霍夫曼编码的问题是，压缩精度为整数位bit，而算术编码能做到小数位比特的压缩精度。

优劣对比

• 算术编码实现复杂度更高，压缩效率要比霍夫曼稍好些，专利保护多
• 霍夫曼编码实现复杂度低（开销更小），压缩效率略逊于算术编码，保护专利较少
• 非对称数字系统（ANS）编码（2014以后出现的新方法），两者兼顾，压缩效率高，复杂度低

问题分析

• 算术编码问题点：1）各标准持有专利多；2）开销大；3）压缩收益提升并不明显
• 业界通常做法基于当前霍夫曼编码，去优化编码算法，以降低开销

应用场合

• 霍夫曼：JPEG格式压缩编码、AAC
• 算术编码：LC3

参考资料

---

1. 压缩算法之算术编码浅析与实现，link
2. 压缩算法之霍夫曼编码浅析与实现，link
3. 霍夫曼编码在实际生活中的应用，link
4. 维基百科：算术编码，link
5. 维基百科：ANS介绍，link
6. 熵压缩：信息熵、Huffman编码、算数编码、ANS+FSE，link
7. 霍夫曼编码在aac中的代码实现及具体优化方向，link
8. 算术编码讲解斯坦福大学论文，link
9. 算术编码讲解哥伦比亚大学论文，link
10. 算术编码讲解UMKC大学论文，[link](