信源编码
Assignment of CH2
1、（a）画出一般通信系统结构的组成框图， 并详细说明各部分的作用或功能；
信源 信源编码 信道编码 调制
噪声 信道传输
,
信宿 信源解码 信道解码 解调
图 1、一般数字通信系统框图
各部分功能：
1、信源和信宿：信源的作用是把消息转换成原始的电信号；信宿的作用是 把复原的电信号转换成相应的消息。
.
2、信源编码和信源解码：一是进行模 /数转换，二是进行数据压缩，即设法降低信号的数码率；信源解码是信源编码的逆过程。
3、信道编码和信道解码：用于提高信道可靠性、减小噪声对信号传输的影 响；信道解码是信道编码的反变换。
4、调制和解调：将信息调制为携带信息、适应在信道中传输的信号。数字
\
解调是数字调制的逆变换。
5、信道：通信的通道，是信号传输的媒介。
（b）画出一般接收机和发射机的组成框图，并分别说明信源编解码器和信道编 解码器的作用；
…
高频放大
调制
高频功放
天 线
高频振荡器
信 号
\
音频功放
图 2、一般发射机框图（无线广播调幅发射机为例）
天 线
信号放大器
混频器 解调器 音频放大器
信 号
本地振荡器
图 3、一般接收机框图（无线广播调幅发射机为例）
信源编解码器作用：它通过对信源的压缩、扰乱、加密等一系列处理，力求 用最少的数码最安全地传输最大的信息量。 信源编解码主要解决传输的有效性问 题。
信道编解码器作用：使数字信息在传输过程中不出错或少出错，而且做到自 动检错和尽量纠错。信道编解码主要解决传输的可靠性问题。
（c）信源编码器和解码器一般由几部分组成，画出其组成图并给以解释。
信源编码器
时频分析 量化 熵编码
信道传输
时频分析 反量化 熵解码
信源解码器
图 4、信源编解码器框图
时频分析部分： 信源编码器对信源传送来的信号进行一定方法的时域频域分 析，建立一个能够表达信号规律性的数学模型， 从而得知信号中的相关性和多余 度，分析出信号数据中可以剔除或减少的部分 （比如人感知不到的高频率音频信 号或者看不见的色彩信号等等） ，以决定对后续数据的比特分配、 编码速率等处 理问题。
量化部分：根据时频分析的结果，为了更加简洁地表达利用该模型的参数， 减少精度，采取相应量化方法对信号进行量化，减小信号的多余度和不相关性，
也达到量化是其逆过程。 了
减熵编码部分：采取相应的熵编码方式，对量化后的量化数据进行无失真的码 小数字据分号，是一种无失真的压缩编码。熵解码是其逆过程。 量配的，目尽的可2、（ a）用具体事实说明为什么要进行数据压缩和信源编码 ，能 紧如凑1920×1080，每个像素点采用 8bit 位编码（ 256 全彩色），那么每帧上的信息量 以果地
一没压就为 1920× 1080× 8/1024=，每分钟有 24×60=1440 帧， 90 分钟就有 部有， 同时力求编码能忠实地再现模型参数的量化符 此电帧，所以这部电影的总信息量为 129600×1024≈ 48000Gb。这是一 129600 步影骤为个，例很利
恐：用就必须对信源进行数据压缩与信源编码。 则怖假目可的前如以数有一（ 实b）为什么能够进行进行数据压缩和信源编码据部限现量的信， 存源 ，2压缩。 反 4所 以 提为帧高了/信更秒道加的利快用
高速率和清，便电让
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图 5、数据压缩方向：多余度与不相关性 媒息
体能信够如余息图广度如 泛 充分地 和余一普5不度幅 相，图关也片所性就或示）给电，和了影该编我中图码们存表的可在明总以大了体进面信方行色模块， 那么这些模块中就存在着大量的多 向数源
可。 原因之一是信源中有大量的多余度， 据
压以缩进
不相关性， 例如在被麦克风或镜头所采集到的声音视频信息中， 就存在着人类所 感知不到的频率和色域， 这些部分的有无对人类收听和观看多媒体信息没有影响， 即这些人类感知的不到的信息在某些情况下是多余的，可以进行数据压缩的。 （c）数据压缩和信源编码的性能主要从那几个方面来衡量
一、信号质量：客观度量与主观度量
对数据压缩和信源编码性能的判定， 很大程度上取决于对处理后信号质量的 评价，其实也就是对波形逼真度 （或失真度）的测量，这既可以通过客观度量 （如 信噪比）也可以用主观度量（如平均评分）来评价。
客观度量包括 MSE（包括 NMSE、PMSE）这样的准则来度量波形失真，和 用 SNR（包括 NSNR、PSNR）准则来衡量编码器的性能；主观度量主要是人为 的评定，包括二元判决、主观
SNR、平均判分（ MOS）、等偏爱度曲线和多维
计分等，图像视频用各国各地区的主观测试分级标准来评分， 语音质量由 5 级质 量 MOS 判分或者 PESQ标准判定。
二、比特率
单从数据压缩的角度来说， 比特率常常是体现一个实际编码系统或理论压缩 算法技术水平的最主要的指标。
三、复杂度
信号压缩系统的复杂度是指为实现编解码算法所需的硬件设备量， 用算法的运算量及所需的存储量来度量。
四、通信时延
随着算法复杂度的提升，信号样本数增加，处理的时延也会有所提升，而取 决于不同的通信环境，对通信时延一般都有不同的要求。
五、编码和数字通信系统的性能空间
将信号质量、编码效率、系统复杂度和通信时延抽象为一个 数据压缩信源编码系统设计都要考虑到空间内的性能取舍。 和时延决定了一个信息传输系统所能提供的 系到系统的经济指标。
4 维空间，任何
典型地可
一般来说， 信号质量
QoS，而codec的效率和复杂度则关
信源编码(数据压缩)课程课后题与答案(第二章)
