[发明专利]一种通用算术编码方法及其解码方法

说明书

本发明公开一种通用算术编码方法，没有结束符，并在编码文件开头添加信源大小信息，其步骤：1.在编码文件的开头记录信源大小信息FILELEN；2.读入一个符号的信源，用计数器统计信源字节数；编码器编码，若编码器有输出，则所述计数器清零，并重新计数；3.编码器重复步骤2的过程，在编码器编码完最后一个符号后，计数器的值除以FMod，舍掉小数部分，保留整数部分LEFTSYMBOL，编码器再额外输出LEFTSYMBOL数量的、值为0的比特；4.在编码文件末尾，添加一个值为1的比特，以标示编码文件结束。本发明还给出相应解码方法。本发明提高数据压缩率，即使数据不可压缩，其产生的冗余信息较少，所以可以代替扰码，把数据白噪声化，以利于数据在信道的传输。

技术领域

本发明属于信息编解码技术领域，具体而言，涉及一种通用算术编码方法，同时本发明还给出了相应的解码方法。

背景技术

算术编码是一项非常成熟的无损压缩编码技术，分为静态模型和自适应模型。算术编码先把信源映射到一个符号集，如果符号的长度是8比特，则有256个符号；如果符号的长度是4比特，则有16个符号；另外，还需要一个结束符，所以算术编码总符号数相应的是257或者17。结束符在信源中并不存在，在解码时，解码到结束符时，就认为解码结束了，是解码结束标志。

对静态模型来说，首先需要统计整个信源中各个符号的概率，编码过程不必更新此概率分布。对自适应模型来说，首先假定各个符号出现的概率相等，每编码一个符号更新一次概率分布。符号集初始的概率区间是大于等于0，小于1的区间[0,1),计算信源中第一个符号在[0,1)的概率区间[A1,B1)，并更新概率分布，计算第二个符号在[A1,B1)的概率区间[A2,B2)，并更新概率分布，注意[A2,B2)区间宽度小于[A1,B1)的区间宽度，实际上当前求出的概率区间宽度总是小于上一个概率区间宽度。以此类推，直到求出信源中的最后一个符号的概率区间[An,Bn)，再更新概率分布，最后求出结束符在区间[An,Bn)的区间[Ae,Be)，然后输出区间[Ae,Be)内的任意一个数值作为整个压缩编码的输出，编码完成。

当前，算术编码无损压缩算法的一大技术缺陷是，如果数据不具备可压缩性，编码后，会增加相当数量的冗余信息。上述提及，算术编码需要将信源映射到符号集，符号集里面有一个特殊的符号作为结束符，解码时用来标示解码结束。实际上，信源中并没有这个符号，因为总概率是1，结束符法的出现，会降低其余各个符号的概率，相当于人为提高信源中各个符号的熵，导致编码输出需要更多的比特，而且结束符也需要消耗相当数量的比特数。这些额外的比特在信源数据量少，比重更明显，这就是传统算术编码压缩率偏低的根本原因。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：算术编码无损压缩算法虽作为一项成熟的编码技术，如果信源数据不具备可压缩性，编码后会增加相当数量的冗余信息，这些冗余信息主要由结束符产生。

为了解决上述技术缺陷，以提高数据压缩率，本发明对传统算术编码方法进行了优化设计，提供了一种通用的算术编码方法。本发明所述方法可以提高数据压缩率，即使数据不具备可压缩性，产生的冗余信息也会较少，所以可代替扰码，把数据白噪声化，以利于数据在信道的传输。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

首先，本发明给出一种通用算术编码方法，与传统算数编码相比，没有结束符，并在编码文件开头添加信源大小信息，作为一种具体的实施方法，这里约定统计信源大小的单位是字节，该方法的实现包括下述步骤：

1.1)在编码文件的开头记录信源大小信息FILELEN，计算并输出信源大小信息FILELEN；

1.2)读入一个符号的信源数据，用计数器统计信源字节数；

1.3)编码器编码，若编码器有输出，则所述计数器清零，并重新计数；