JPEG中的范式哈夫曼编码（Canonical Huffman Code）

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JPEG中的范式哈夫曼编码（Canonical Huffman Code）

2009-04-29 20:00

继续昨天的，写些研究生学习中看到的缺乏中文资料的一些东西，提供一些个人理解以供阅读详细英文资料。       在大部分介绍JPEG的中文书中都是将全部的JPEG的霍夫曼表给出，可是实际的JPEG文件头并不长，这个使得初看者很迷惑，这么短是如何存储那么长的霍夫曼表。其实，JPEG的霍夫曼表是由一定规则生成，只要给出少量的描述即可生成相应的JPEG的霍夫曼表。       在baseline的JPEG系统中采用Canonical Huffman Code（范式哈夫曼编码），而在扩展系统中采用算术编码。 首先介绍一下DC可变长度代码(VLI)编码，AC系数行程长度编码(RLE),首先要采用Zigzeg扫描，形成一维系数。扫描次序如下图所示：   （1）DC系数编码 对差分DC系数用两个符号进行编码。第1个符号表示“长度”，即为DC幅度进行编码需要的位数，符号2表示DC系数的幅度。 例如DC系数为20，那么经过VLI编码变成(5,20)。这个将用于下一步的Huffman编码。 （2）AC系数编码 类似地，对每个AC系数也采用两个符号进行编码，符号1和符号2.符号1表示了两条信息，分别称为“行程”和“长度”。行程是在之字形矩阵中位于非零Ac系数前的连续零值Ac系数的个数，长度是对Ac系数的幅度进行编码所用的位数。符号2表示了Ac系数的幅度。 例如一个块经过Zigzeg扫描得到AC系数如下: 1 0 -1 0 0 0 0 5 0 10，那么编码如下：（0/1，1），（1/1，-1），（3/3，5），（1/4，10），注意符号2表示负数用的是反码，也就是说如果-1，因为1的反码是0，所以-1的符号2为0。另外，如果一个块剩下的所有系数都是0，那么编码到最后一个非零系数，然后用EOB标识符标志块结束。在编码的过程中，如果连续0的个数超过15个，那么用（F/0）即ZRL符号来表示。如果在编码的过程中，形成0xFF的码，那么在0xFF后面添加00. 在编码的过程中，DC的符号1和AC的符号1采用的是Huffman编码。 （3）范式哈夫曼编码 1）生成规则 范式哈夫曼编码的规则是：长度为i的码字的前j位的数值大于长度为j的码字的数值，其中i>j。根据这个规则，huffman表只需要给出码长中码字的个数即可，以及相应代表的符号。下图是一个DC的Huffman表     FFC4：标志Huffman表开始。 001F：表示Huffman的长度。 00：表示这个是DC表的第0个表。 00：表示长度为1的码个数为0. 01：表示长度为2的码个数为1. 05：表示长度为3的码个数为5. ……