Huffman Kodlaması – Multimedya Bölümü – Multimedya Bölümü Ödevleri – Multimedya Bölümü Tez Yaptırma –Multimedya Bölümü Ödev Ücretleri

Huffman Kodlaması

Bu bölümde, dikkatimizi Huffman entropi kodlama algoritması olarak bilinen farklı bir özyinelemeli multimedya algoritma sınıfının özel mikro mimari uygulamasına çevireceğiz.

Huffman kodlaması, sembolleri ayırıcı sembol olmadan değişken uzunluklu ikili akışlarla kodlar. Kelime dağarcığında sembol görünümlerinin olasılığına dayanır. Genellikle kodlama tablosu çevrim dışı tasarlanır. Kodlama sırasında, her sembol kodlayıcıya sunulur ve buna göre değişken uzunlukta bir bit akışı üretilir. Bu aslında bir tablo arama prosedürüdür.

Kod çözme prosedürü daha karmaşıktır: Alınan her bit için, kod çözücünün bunun belirli bir kodun sonu mu yoksa bir kodun ortasında mı olduğuna karar vermesi gerekir. Başka bir deyişle, kod çözücü sıralı bir makine olarak gerçekleştirilmelidir.

Değişken uzunluk özelliği nedeniyle, bir kod sözcüğünün kodunu çözmek için döngü sayısı değişir. Bu durumda verim, saat döngüsü başına 1 bittir. Bir Huffman kod çözme örneğini ele alalım. . Sonra gösterildiği gibi Mealy model durum diyagramını türetebiliriz.

Genellikle toplam durum sayısı, toplam simge sayısı eksi 1’dir ve durum diyagramındaki en uzun döngü, en uzun kod sözcüklerine eşittir. JPEG veya MPEG gibi pratik uygulamalarda çok sayıda sembol ve uzun kod sözcükleri vardır. Örneğin, JPEG AC Huffman tablosunda 162 sembol vardır ve birçok kod sözcüğü 16 bit uzunluğundadır.

Sonlu Durum Makinesinin Uygulanması

Sonlu durum makinesini uygulamanın genel bir yapısı gösterilmektedir. Durum değişkenleri parmak arası terliklerle uygulanır. Kombinasyonel devreler, salt okunur bellek (ROM), programlanabilir mantık dizisi (PLA) veya özel mantık kapıları ile gerçekleştirilebilir. Tasarım sorunları şunları içerir: (1) saat hızının ne kadar yüksek olabileceği ve (2) kombinasyonel devre tasarımının ne kadar karmaşık olacaktır.

Yukarıdaki örnekte, temsil edilmesi için en az üç durum değişkeni gerektiren beş durum (a, b, c, d ve e) vardır. Ek 3 bitte kodlanacak yedi çıkış sembolü (A, B, C, D, E, F ve ——) vardır. Böylece kombinasyon devresinin en az altı çıkışı vardır. Başka bir deyişle, kombinasyonel devre, aynı dört Boole değişkeni kümesini (3 durum değişkeni + 1 bit girişi) paylaşan altı Boole işlevinden oluşur.

Bir ROM kullanılırsa, her kelime 6 bit içeren 16 kelimelik bir boyuta sahip olacaktır. JPEG AC Huffman tablosunun başka bir örneğini ele alalım. JPEG AC Huffman kodu 161 sembol içerir ve 16 bit veya daha küçük bir kod sözcüğü uzunluğuna sahiptir. Huffman ağacı 161 düğüme sahip olduğundan, en az sekiz durum değişkeni gerektirir (28 = 256 > 161). Çıkış sembolü kodlaması da 8 bit gerektirecektir. Kombinasyon devresini gerçekleştirmek için bir ROM kullanılırsa, o zaman 29 ×(8+8)=512×16=8Kbit boyutuna sahip olacaktır.

Sonlu durum makinesi kullanan yukarıdaki uygulama, her saat döngüsünde 1 bit tükettiği için sabit bir girdi hızı sağlar. Çıktıda üretilen sembollerin sayısı değişir. Bununla birlikte, ortalama olarak, bir sembol üretmek için gereken saat çevrimi sayısı kabaca ortalama kod sözcüğü uzunluğu Lavg’a eşittir.

Asimptotik olarak, Lavg, altta yatan sembol olasılık dağılımının entropisinin iyi bir tahminidir. Giriş çıkış hızı artırılacaksa, giriş veri hızının kod çözücünün dahili saat hızının en az iki katı olması koşuluyla her saat döngüsünde 1 bitten daha fazlasını tarayabiliriz. Bu, durum sayısını artırmayacak, ancak durum geçişini daha karmaşık hale getirecektir.

Huffman algoritması
Huffman Algoritması örnekleri
Huffman algoritması c kodu
Huffman Kodlama örnek
Huffman coding C#
Huffman coding java
Huffman coding Nedir
david a. huffman

Durum tablosunun boyutu, bir saat döngüsünde taranan her ek bit için iki katına çıkar. Durum tablosunu gerçekleştirmek için bir ROM kullanılırsa, adres sayısı buna göre ikiye katlanacaktır. Ayrıca her saat döngüsünde çıktıda birden fazla sembol olabileceğinden ROM’un kelime uzunluğu da buna bağlı olarak artacaktır. Bu nedenle, donanım karmaşıklığı ve verim oranı arasında bir değiş tokuştur.

FSM gerçekleştirmeyi kullanarak sabit bir çıktı hızı Huffman kod çözme yöntemi önerdiniz. Bu, M maksimum kod sözcüğü uzunluğu olmak üzere, bir seferde L girdi bitini tarayarak gerçekleştirilir. Her seferinde, tam olarak bir kod sözcüğünün kodu çözülür.

Kodu çözülmüş sembollerin parçası olmayan kalan bitler daha sonra yeniden hizalanacak ve yeniden kodu çözülecektir. Aşağıdaki 00110010011100100 bit akışını ele alalım. Kod çözme sırasında, kod çözücü ilk 4 biti (0011) tarar ve ilk sembolün A(0) olduğunu belirler. Ardından, 1 kaydırır (çünkü A, 1 bit ile kodlanmıştır) ve ikinci bitin kodunu tekrar A olarak çözer.

Ardından, başka bir biti kaydırdıktan sonra, penceresi 1100’ü içerir ve bu da C olarak çözülür. Bir sonraki yinelemede, 1100’ün tamamı kullanıldığı için 1 bit yerine 4 bit kaydırılır. Bu nedenle, her saat döngüsü sırasında bir sembolün kodu çözülür. Bununla birlikte, girdi veri akışının tüketilme hızı, verilen dizinin bileşimine bağlıdır.

Bu süreç tasvir edilmiştir. Her çift oklu çizgi segmenti, bir saat döngüsünde taranan 4 biti gösterir. 0 : A, en soldaki 0 bitinin A sembolünü vermek üzere kodunun çözüldüğünü gösterir. Elbette, her L-bit penceresinde birden fazla sembolün kodunun çözülmesine izin vererek daha fırsatçı olunabilir ve böylece kod çözme hızı artırılabilir, ek donanım karmaşıklığı pahasına.

Eşzamanlı VLC Kod Çözme

Kodlama hızını daha da artırmanın bir yolu, aynı anda bir veri akışının farklı bölümlerinin kodunu çözerek paralellikten yararlanmaktır. Ardışık M-bit segmentleri, M >> L ve L’nin maksimum kod sözcüğü uzunluğu olduğu bir L-bit penceresi ile örtüşecektir.

Bu nedenle, bu pencerede iki kod sözcüğünün bölünmesi olmalıdır. Başka bir deyişle, birbirini izleyen M-bit akışlarında, her biri o L-bit penceresi içinde en fazla L farklı başlangıç biti konumuna sahip olabilir.

İki M-bit akışının bu L-bit penceresi içindeki potansiyel başlangıç bit konumunu karşılaştırarak, her akışın gerçek başlangıç noktasını benzersiz bir şekilde belirleyebilir ve bu nedenle eşzamanlı kod çözmeye izin vermek için ardışık akışları ayırabiliriz. Açıklamak için, bit akışını ve L = 4 bit çakışan pencere ile M = 10 bit akışına bölmeyi düşünün.

Makale Deniz

Biyografinin Tamamını Gör