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失真函數
鎖定
在實際問題中,信號有一定的失真是可以容忍的。但是當失真大於某一限度後,信息質量將被嚴重損傷,甚至喪失其實際價值。要規定失真限度,必須先有一個定量的失真測度。
失真函數是人們根據實際需要和失真引起的損失、風險、主觀感覺上的差別大小等因素人為規定的。
- 中文名
- 失真函數
- 外文名
- distortional function
- 所屬學科
- 通信技術
失真函數提出背景
人的視覺、聽覺等對信號的失真有一定的容忍度。然後人們就用失真函數表示失真程度。用信息率失真函數表示在某種程度的失真情形下信源的熵。
失真函數定義及公式
當ai=bj,d(ai,bj)=0;
當ai≠bj,d(ai,bj)=α(α>0);
如果ai=bj,i=1,2,…,n,j=1,2,…,則沒有失真。
如果ai≠bj,就產生了失真。
失真的大小,用一個量來表示,即失真函數d(ai,bj),以衡量用bj代替ai所引起的失真程度。
失真函數關於説明
常用失真函數及其適用性
失真函數比較
均方誤差失真和絕對誤差失真只與(ai–bj)有關,而不是分別與ai及bj有關,在數學處理上比較方便。
其實選擇一個合適的、完全與主觀特性匹配的失真函數是非常困難的,更不用説還要易於數學處理。當然不同的信源應有較好的失真函數,所以在實際問題中還可以提出許多其他形式的失真函數。
失真函數平均失真度
失真函數d(ai,bj)是隨機變量,要分析整個信源的失真大小,只能用它的數學期望或統計平均值來表示。失真函數的數學期望稱為平均失真度,可以表示信源壓縮傳輸時平均每個符號所引起的失真的大小。
平均誤差失真是信源統計特性,信道統計特性和失真度的函數,當以上三個量p(ai),p(bj∕ai),p(ai,bj)給定後,平均失真度就不再是一個隨機量了,而變成一個確定的量。 人們所允許的壓縮失真都是平均意義上的失真。
[1]
失真函數試驗信道
平均失真由信源分佈p(ai)、信道的轉移概率p(bj∕ai)和失真函數d(ai,bj)決定,若p(ai)和d(ai,bj)已定,則調整p(bj∕ai)使平均失真度小於或等於D。
D為失真許可的試驗信道。
失真函數信息率
失真在傳輸中是不可避免的。 連續信源輸出的信息量為無窮大,不可能實現無失真信源編碼。接收者(信宿)無論是人還是機器設備,都有一定的分辨能力與 靈敏度,超過分辨能力與靈敏度的信息傳送過程是毫無意義的。即使信宿能分辨、能判別,但對通信質量的影響不大,也可以稱它為允許範圍內的失真。 如果R>C,就必須對信源壓縮,使得壓縮後的R*<C,但同時要求引入的失真不能超過規定的限度。 對於給定的信源,在允許失真的條件下信源熵所能壓縮的理論極限值就是信息率失真函數R(D)。
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綜上所述,一般可以對信源輸出的信息進行限失真處理,降低信息率,提高傳輸效率。