[发明专利]通用变长码编译码方法和可编程电路

说明书

本发明涉及一种通用变长码编译码的方法和可编程电路。

变长码或信源熵编码是信源编码中的信息保持型编码，广泛应用于话音，图象、传真，文字，遥感数据等信源的压缩编码中。德国专利DE3510-910，“Buffer    circuit    for    re-encoding    data    signals”（译码数据信号的缓冲电路），DE3510-902，“circuitry    for    PCW    encodad    video    data”，（PCW编码视频数据的电路）和DE3632-682“Data    signals    code    converting    circuitry”（数据信号码转换电路）涉及了一种变长码的编译码方法。IEEE信息理论学报33卷第1期第154-156页H·TANAKA发表的文章“Data    Structure    of    Huffman    Codes    and    its    Application    to    efficient    Encoding    and    Decoding”（霍夫曼码的数据结构和在有效编译码中的应用），也描述了一种变长码的编译码方法。所有这些变长码的编译码方法都与具体的变长码字和码长信息或码树结构有关。因此在变长码的编码和译码中必须存放每个变长码字和码长信息或码树结构信息。这需要较多的存储量。由于变长码的变长特性，译码时从码流中正确划分出变长码字，编码时从定长存储单元读出码字然后串行送出变长码都是困难的。以上编译码方法在这方面都花费了较多的代价来完成这些工作。变长码应用中的另一个重要难题就是通用性问题，不论是香农码，还是费诺码，霍夫曼码都与被编码信源的统计特性紧密相关，不同统计特性找出的变长码可以完全不同，而且缺乏结构。因此这些变长码都不适合制作通用的变长码编译码集成电路。即使制做专用于某种信源统计特性的变长码编译码电路，当码字个数较多和/或码字长度较长时，硬件规模相当庞大。

以上原固造成至今没有研制出通用变长码编译码集成电路，使得长期以来使用者只能自己搭制硬件电路或编制复杂的计算机程序，甚至不得不降低变长码的编码效率，采用便于实现的，针对特定信源统计特性的准最佳变长码，例如威利（Wyle）码，线性码（A码），对数码（B码），截断霍夫曼码，修正霍夫曼码，分段修正霍夫曼码等。

本发明的目的是研制一种通用的变长码编译码方法，使其具有即不降低变长码的编码效率，又使电路实现简单、规则、适合制作通用可编程的变长码编译码集成电路，用软件实现具有编程简单，存储量小，平均运转次数少的优点。

本发明的总体构思是：在变长码中引入数学结构，使得这种变长码能以少量的特征参数和简单、规则的算法所完全表征。这样就不用存储码字和码长信息或码树结构信息，对不同的统计特性的信源，编程少量的特征参数，利用简单规则的算法就可实现不同信源统计特性变长码的编译码。

本发明的编译码方法是这样实现的：

信源S＝

其中，S₀，S₁，S₂，…，S_M-1是信源符号，P₀，P₁，P₂，…P_M-1是信源符号对应的概率。M是信源符号个数。

具有P₀≥P₁≥…≥P_M-1。把信源写成它的同构形式：

称S′中的0、1、2，…M-1是S中S₀，S₁，S₂，…，S_M-1的代码。

应用霍夫曼算法（也可以是香农算法，费诺算法）于这些信源概率，找出这个信源的霍夫曼码（或香农码，费诺码）的码字长度和各个长度的码字个数，写成矢量形式：（n₁，n₂，…，n_j，…，n_L）

其中nj表示码长j的码字个数。称这个矢量是信源S的量化源。有关系式：