Αριθμητική Κωδικοποίηση

Σχετικά έγγραφα
Αριθμητική Κωδικοποίηση

Συμπίεση Δεδομένων

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 4: Διακριτή πηγή πληροφορίας χωρίς μνήμη. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 3 : Πηγές Πληροφορίας Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 9: Κωδικοποίηση εντροπίας Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 5 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

d k 10 k + d k 1 10 k d d = k i=0 d i 10 i.

Επεξεργασία Πολυµέσων. Δρ. Μαρία Κοζύρη Π.Μ.Σ. «Εφαρµοσµένη Πληροφορική» Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-4. 3 η ΟΣΣ

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 7: Κωδικοποίηση καναλιού με γραμμικούς κώδικες block. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Τεχνικές Συµπίεσης Βίντεο. Δρ. Μαρία Κοζύρη Τµήµα Πληροφορικής Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 Δυαδική Κωδικοποίηση

Συστήματα αρίθμησης. = α n-1 *b n-1 + a n-2 *b n-2 + +a 1 b 1 + a 0 όπου τα 0 a i b-1

Κεφάλαιο 2. Συστήματα Αρίθμησης και Αναπαράσταση Πληροφορίας. Περιεχόμενα. 2.1 Αριθμητικά Συστήματα. Εισαγωγή

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ, ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Μοντέλο Επικοινωνίας Δεδομένων. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 6 ο

22Α004 - Προχωρημένα Θέματα Θεωρίας Πληροφορίας Τελική Εξέταση

Δύο είναι οι κύριες αιτίες που μπορούμε να πάρουμε από τον υπολογιστή λανθασμένα αποτελέσματα εξαιτίας των σφαλμάτων στρογγυλοποίησης:

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Ασκήσεις στο µάθηµα «Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών»

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Εισαγωγή στον Προγραμματισμό

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ

Κωδικοποίηση Πηγής. Η λειτουργία ενός συστήματος επικοινωνίας (γενικό διάγραμμα):

Κωδικοποίηση Πηγής. Δρ. Α. Πολίτης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ - ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΛ 131: ΑΡΧΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ I ΕΡΓΑΣΙΑ 2

Τα µπιτ και η σηµασία τους. Σχήµα bit. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Αποθήκευση εδοµένων (1/2) 1.7 Αποθήκευση κλασµάτων 1.8 Συµπίεση δεδοµένων 1.9 Σφάλµατα επικοινωνίας

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Δύο είναι οι κύριες αιτίες που μπορούμε να πάρουμε από τον υπολογιστή λανθασμένα αποτελέσματα εξαιτίας των σφαλμάτων στρογγυλοποίησης:

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Κεφάλαιο 2 Πληροφορία και εντροπία

Ελίνα Μακρή

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα

Αριθμητικά Συστήματα = 3 x x x x 10 0

EE728 (22Α004) - Προχωρημένα Θέματα Θεωρίας Πληροφορίας 3η σειρά ασκήσεων Διακριτά και Συνεχή Κανάλια. Παράδοση: Έως 22/6/2015

Τετάρτη 5-12/11/2014. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 3 ου και 4 ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

Συμπίεση Δεδομένων

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Βασικές Έννοιες Προγραμματισμού. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Nέες Τεχνολογίες. στις Επικοινωνίες

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Ελίνα Μακρή

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-3. 3 η ΟΣΣ

ΕΕ728 Προχωρηµένα Θέµατα Θεωρίας Πληροφορίας 4η διάλεξη (4η έκδοση, 11/3/2013)

Πρόλογος 1. 1 Μαθηµατικό υπόβαθρο 9

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-4. 3 η ΟΣΣ

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Αρχιτεκτονική Μηχανής. Αποθήκευση εδοµένων

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: Παράσταση Προσημασμένων Αριθμών Συμπληρώματα

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Δραστηριότητες σχετικά με κρυπτογραφία και ελέγχους ισοτιμίας

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Ανασκόπηση στα ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Κώδικες µεταβλητού µήκους

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

( ) log 2 = E. Σεραφείµ Καραµπογιάς

Κ15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 2: Δυαδικό Σύστημα / Αναπαραστάσεις

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Αριθμητικά Συστήματα. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

Chapter 3. Αριθμητική Υπολογιστών. Όγδοη (8 η ) δίωρη διάλεξη. Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 2 : Πληροφορία και Εντροπία Διάλεξη: Κώστας Μαλιάτσος Χρήστος Ξενάκης, Κώστας Μαλιάτσος

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Θεωρία τησ Πληροφορίασ (Θ) ΔΙΔΑΚΩΝ: Δρ. Αναςτάςιοσ Πολίτησ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 7: Θεωρία πληροφορίας Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

4. ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΧΩΡΙΣ

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων

ΠΛΗ 21 - Τι είναι Ψηφιακό Σύστημα

Δομές Δεδομένων και Αλγόριθμοι

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κεφάλαιο 1. Συστήματα αρίθμησης και αναπαράστασης

Άσκηση 1 (ανακοινώθηκε στις 20 Μαρτίου 2017, προθεσμία παράδοσης: 24 Απριλίου 2017, 12 τα μεσάνυχτα).

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

Δυναμικός Κατακερματισμός. Βάσεις Δεδομένων Ευαγγελία Πιτουρά 1

10-δικό δικό

ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ (2)

Μέρος ΙΙ. Τυχαίες Μεταβλητές

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

Αριθμητικά Συστήματα

Πολλαπλασιασμός: αλγόριθμος

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Αριθμητικά Συστήματα

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα «Γεωχωρικές Τεχνολογίες» Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας. Εισηγητής Αναστάσιος Κεσίδης

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Transcript:

Αριθμητική Κωδικοποίηση Ο κώδικας Huffmann είναι βέλτιστος γιατί παράγει συμπαγή κώδικα για δεδομένες πιθανότητες Συμπαγής κώδικας: Δεν υπάρχει άλλος με μικρότερο μέσο μήκος κωδικής λέξης Δεν είναι 100% αποτελεσματικός αν τα log(p i ) δεν είναι ακέραια μήκη. Απαιτείται στρογγυλοποίηση προς τα επάνω ή ν-οστή επέκταση της πηγής για να προσεγγιστεί η εντροπία. Έχει επινοηθεί κωδικοποίηση που στρογγυλοποιεί προς τα κάτω. Δε χρειάζεται ούτε λεξικό! Ο κώδικας παράγεται on-line

Αριθμητική Κωδικοποίηση Σύμβολο Πιθανότητα a 0,2 b 0,5 c 0,3 Αντιστοίχιση κάθε συμβόλου σε τμήμα του διαστήματος [0, 1] ανάλογα με την πιθανότητα εμφάνισής του. Αναπαράσταση του συμβόλου με έναν αριθμό από το διάστημά του και απεικόνιση του αρχικού διαστήματος στο διάστημα του συμβόλου Κάθε επόμενο σύμβολο απεικονίζει το τρέχον διάστημα στο δικό του τμήμα του διαστήματος. 0 0,2 0,7 1

Αριθμητική Κωδικοποίηση Έστω το μήνυμα [babca]. Πρώτο σύμβολο είναι το «b». Χωρίζουμε το αντίστοιχο διάστημα [0.2, 0.7] σε τμήματα ανάλογα των πιθανοτήτων των συμβόλων της πηγής. 0 0,2 0,7 1 [b] 0,2 0,3 0,55 0,7

Αριθμητική Κωδικοποίηση Το δεύτερο σύμβολο του μηνύματος [babca] είναι το «a». Χωρίζουμε το αντίστοιχο διάστημα [0.2, 0.3] σε τμήματα ανάλογα των πιθανοτήτων των συμβόλων της πηγής. 0,2 0,3 0,55 0,7 [ba] 0,2 a 0,22 b 0,27 c 0,3

Αριθμητική Κωδικοποίηση Τα υπόλοιπα βήματα είναι: 0,2 0,22 0,27 0,3 [bab] 0,22 a 0,23 b 0,255 c 0,27 [babc] 0,255 a 0,258 b 0,2655 c 0,27

Αριθμητική Κωδικοποίηση Έχουμε καταλήξει στην απεικόνιση: 0,255 a 0,258 b 0,2655 c 0,27 Τελευταίο σύμβολο στο μήνυμα είναι το «a». Επιλέγεται ένας αριθμός από το διάστημα [0.255, 0.258] για την αναπαράσταση του μηνύματος [babca]. Έστω ο 0,257 που σε δυαδική μορφή είναι (0,257) 10 =(0,010000011100...) 2

Αριθμητική Κωδικοποίηση 0,255 a 0,258 b 0,2655 c 0,27 Ο αριθμός bits που απαιτείται για την αναπαράσταση του μηνύματος προκύπτει από τη σχέση k log( ) 1 όπου Δ είναι το εύρος του τελικού διαστήματος: k log(0.258 0.255) 1 10 bits Τελικά, το μήνυμα [babca] κωδικοποιείται με την ακολουθία δυαδικών ψηφίων 0100000111.

Αλγόριθμος αριθμητικής κωδικοποίησης Low= 0;High=1 While (not end of message) Read(symbol x, low limit lx, probability px) Range = High-Low Low = Low+Range*lx High = Low+Range*px end

Αριθμητική Αποκωδικοποίηση 0 1 0,2 0,7 Ο δέκτης λαμβάνει το δυαδικό αριθμό d=0.0100000111 και το μετατρέπει σε δεκαδικό: d=(0,010000011100) 2 =0,2568359375 Ο αριθμός d ανήκει στο διάστημα [0.2, 0.7] και αποκωδικοποιείται ως «b». Στη συνέχεια αφαιρείται η «επίδραση» του «b» από τον αριθμό d και συνεχίζουμε την αποκωδικοποίηση.

Αριθμητική Αποκωδικοποίηση 0 1 0,2 0,7 d = (d - low_b)/p_b = (0,2568359375-0,2) / 0,5 = 0,113671875 Ο νέος αριθμός d ανήκει στο διάστημα [0, 0.2] και αποκωδικοποιείται ως «a». Συνολικά έχουμε «ba». Στη συνέχεια αφαιρείται η «επίδραση» του «a» από τον αριθμό d και συνεχίζουμε την αποκωδικοποίηση.

Αριθμητική Αποκωδικοποίηση 0 1 0,2 0,7 d = (d low_a)/p_a = (0,113671875-0) / 0,2 = 0,568359375 Ο νέος αριθμός d ανήκει στο διάστημα [0.2, 0.7] και αποκωδικοποιείται ως «b». Συνολικά έχουμε «bab». Στη συνέχεια αφαιρείται η «επίδραση» του «b» από τον αριθμό d και συνεχίζουμε την αποκωδικοποίηση.

Αριθμητική Αποκωδικοποίηση 0 1 0,2 0,7 d = (d low_b)/p_b = (0,568359375 0,2) / 0,5 = 0,73671875 Ο νέος αριθμός d ανήκει στο διάστημα [0.7, 1] και αποκωδικοποιείται ως «c». Συνολικά έχουμε «babc». Στη συνέχεια αφαιρείται η «επίδραση» του «c» από τον αριθμό d και συνεχίζουμε την αποκωδικοποίηση.

Αριθμητική Αποκωδικοποίηση 0 1 0,2 0,7 d = (d low_c)/p_c = (0,73671875 0,3) / 0,5 = 0,1223958333333 Ο νέος αριθμός d ανήκει στο διάστημα [0, 0.2] και αποκωδικοποιείται ως «a». Συνολικά έχουμε «babca». Εδώ πρέπει με κάποιο τρόπο να σημειώνεται το τέλος του μηνύματος. Διαφορετικά, η διαδικασία συνεχίζεται επ άπειρον.

Αλγόριθμος αριθμητικής αποκωδικοποίησης Get(d,n) /* n=number of symbols to decode */ For k=1:n x = decode(d, low_x, high_x) d = d - low_x d=d/p_x end

Huffmann vs Αριθμητικής Κωδικοποίησης Το 1 ο θεώρημα του Shannon λέει ότι ο κώδικας Huffmann για τη ν-οστή επέκταση της πηγής δίνει μέσο μήκος κωδικής λέξης το πολύ H(A)+1/ν. Έχει αποδειχτεί ότι η αριθμητική κωδικοποίηση μηνύματος μήκους ν δίνει μέσο μήκος κωδικής λέξης το πολύ H(A)+1/ν. Συμπαγής κώδικας: Δεν υπάρχει άλλος με μικρότερο μέσο μήκος κωδικής λέξης Θεωρητικά έχουν την ίδια απόδοση Ο κώδικας Huffmann έχει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα για ν- οστές επεκτάσεις πηγών.