更新时间:2022-08-25 18:45
在实际问题中,信号有一定的失真是可以容忍的。但是当失真大于某一限度后,信息质量将被严重损伤,甚至丧失其实际价值。要规定失真限度,必须先有一个定量的失真测度。
人的视觉、听觉等对信号的失真有一定的容忍度。然后人们就用失真函数表示失真程度。用信息率失真函数表示在某种程度的失真情形下信源的熵。
假如某一信源X,输出样值为ai,经过失真编码器,输出Y,样值为bj。对于每一对(ai,bj),指定一个非负函数d(ai,bj)为单个符号的失真度或失真函数。
当ai=bj,d(ai,bj)=0;
当ai≠bj,d(ai,bj)=α(α>0);
如果ai=bj,i=1,2,…,n,j=1,2,…,则没有失真。
如果ai≠bj,就产生了失真。
失真的大小,用一个量来表示,即失真函数d(ai,bj),以衡量用bj代替ai所引起的失真程度。
常用失真函数及其适用性
均方误差失真函数、绝对误差失真函数和相对误差失真函数适用于连续信源;误码失真适用于离散信源。
失真函数比较
均方误差失真和绝对误差失真只与(ai–bj)有关,而不是分别与ai及bj有关,在数学处理上比较方便。
相对误差失真与主观特性比较匹配,因为主观感觉往往与客观量的对数成正比,但在数学处理中就要困难得多。
其实选择一个合适的、完全与主观特性匹配的失真函数是非常困难的,更不用说还要易于数学处理。当然不同的信源应有较好的失真函数,所以在实际问题中还可以提出许多其他形式的失真函数。
失真函数d(ai,bj)是随机变量,要分析整个信源的失真大小,只能用它的数学期望或统计平均值来表示。失真函数的数学期望称为平均失真度,可以表示信源压缩传输时平均每个符号所引起的失真的大小。
平均误差失真是信源统计特性,信道统计特性和失真度的函数,当以上三个量p(ai),p(bj∕ai),p(ai,bj)给定后,平均失真度就不再是一个随机量了,而变成一个确定的量。 人们所允许的压缩失真都是平均意义上的失真。
平均失真由信源分布p(ai)、信道的转移概率p(bj∕ai)和失真函数d(ai,bj)决定,若p(ai)和d(ai,bj)已定,则调整p(bj∕ai)使平均失真度小于或等于D。
D为失真许可的试验信道。
在上述允许信道PD中,可以寻找一种信道p(a ∕ b),使给定的信源p(ai)经过此信道传输后,互信息I(X;Y)达到最小。该最小的互信息就称为信息率失真函数R(D)。
失真在传输中是不可避免的。 连续信源输出的信息量为无穷大,不可能实现无失真信源编码。接收者(信宿)无论是人还是机器设备,都有一定的分辨能力与 灵敏度,超过分辨能力与灵敏度的信息传送过程是毫无意义的。即使信宿能分辨、能判别,但对通信质量的影响不大,也可以称它为允许范围内的失真。 如果R>C,就必须对信源压缩,使得压缩后的R* 综上所述,一般可以对信源输出的信息进行限失真处理,降低信息率,提高传输效率。