多媒体计算机与数据压缩技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

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页数:211

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出版时间:1999-6

价格:28.00元

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isbn号码:9787507817652

丛书系列:

图书标签:

• 多媒体
• 计算机
• 数据压缩
• 图像处理
• 视频处理
• 音频处理
• 编码解码
• 信息安全
• 通信技术
• 算法

深入解析：现代数据存储与信息编码的基石 导言：信息爆炸时代的基石 在当今这个信息以惊人速度爆炸性增长的时代，如何高效地获取、存储、传输和处理海量数据，已成为信息科学、计算机工程乃至整个社会面临的核心挑战之一。数据的体积日益庞大，从高分辨率的数字影像、复杂的基因测序数据到庞大的互联网信息流，无一不考验着现有基础设施的承载能力。《现代数据存储与信息编码的基石》旨在系统而深入地剖析支撑这一切的基础理论与前沿技术，它并非关注多媒体的具体应用，而是聚焦于信息本身的物理极限、数学表征以及如何通过精妙的编码策略实现效率的飞跃。 本书的目标读者群广泛，包括但不限于计算机科学、电子工程、通信工程、数学建模以及数据科学等领域的学生、研究人员和专业工程师。我们力求在严谨的理论推导和直观的工程实践之间找到最佳平衡点，为读者构建一个坚实而全面的知识框架。 --- 第一部分：信息论的数学基础与极限 本部分构建了理解所有数据处理问题的理论根基——信息论。我们从香农（Shannon）的开创性工作出发，但将重点放在信息度量、信源编码的理论下限，以及信息在有噪和无噪信道中的传输能力极限上。 第一章：信息的量化与度量 本章详细阐述了信息熵（Entropy）的概念，将其作为不确定性的核心度量。我们超越了基础的概率定义，深入探讨了联合熵、条件熵、互信息（Mutual Information）的性质及其在评估两个随机变量之间依赖关系中的重要性。特别地，我们探讨了相对熵（Kullback-Leibler Divergence）在信息增益和模型比较中的应用，而非侧重于图像或音频的感知特性。本章的数学推导严格且详尽，旨在让读者理解信息论的内在逻辑结构，而非仅仅停留在公式的表象。 第二章：信道容量与无损极限 重点在于信道容量定理（Channel Capacity Theorem）的深刻理解。我们分析了加性高斯白噪声（AWGN）信道下的容量计算，并讨论了扩频技术（Spread Spectrum）在应对多径衰落和提高抗干扰能力方面的基础原理，着重于信号在物理信道上传输时的概率模型。此外，本章深入剖析了霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）等无损源编码方法的核心算法，分析其在接近熵极限时的效率，并比较了它们在实现复杂度上的工程权衡，完全避开了对特定媒体格式（如JPEG、MPEG）的讨论。 --- 第二部分：高效的错误控制与信道编码技术 数据的可靠传输是现代通信和存储系统的生命线。本部分聚焦于如何设计出既能有效抵抗噪声干扰，又具备高编码效率的信道编码方案。 第三章：代数编码理论导论 本章详述了线性分组码（Linear Block Codes）的代数结构，包括生成矩阵（Generator Matrix）和校验矩阵（Parity-Check Matrix）的构建。重点在于汉明码（Hamming Codes）、BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）的构造原理及其纠错能力的数学证明。我们详细探讨了如何利用有限域（Galois Fields, GF($2^m$)）的数学工具来设计和解码这些复杂的代数结构。 第四章：卷积码与现代迭代解码 从分组码过渡到具有“记忆性”的卷积码（Convolutional Codes）。本章详细介绍了利用Viterbi算法进行最大似然序列译码的机制，深入剖析其状态图的构建过程。更进一步，我们引入了现代通信系统中的强大工具——Turbo码和LDPC码（低密度奇偶校验码）的原理。重点在于理解BP（Belief Propagation，信念传播）算法和SPA（Soft-Output Viterbi Algorithm）在迭代译码过程中如何逐步逼近香农极限，这些内容纯粹基于信息论和图论，与多媒体内容的具体形式无关。 --- 第三部分：数据结构、索引与存储介质的物理特性 本部分将视线转向数据如何在物理世界中被组织和存储，关注数据结构的最佳化和存储介质的物理限制。 第五章：高效数据组织与检索结构 本章讨论了数据在内存和磁盘上高效布局的理论基础。核心内容包括B树（B-Tree）族（如B+树）的平衡机制，它们如何最小化磁盘I/O操作，从而优化大规模数据库和文件系统的性能。此外，我们还探讨了散列表（Hash Table）在解决冲突和实现近乎O(1)查找时间方面的数学基础，并分析了基数排序（Radix Sort）等非比较排序算法在处理特定类型数据时的性能优势。 第六章：存储介质的物理模型与可靠性 本章分析了不同存储技术（如磁存储、闪存）的物理原理，并侧重于理解随机错误模型和突发错误模型对信息存储可靠性的影响。我们探讨了错误检测码（如循环冗余校验CRC）在确保数据块完整性方面的作用，以及在闪存（NAND Flash）中，如何通过磨损均衡（Wear Leveling）和错误校正码（ECC）的协同工作，来应对单元电荷退化导致的存储可靠性下降问题。这部分内容是关于物理层面的数据完整性，与媒体编码无关。 --- 结论：跨越媒介的通用编码思想 本书通过对信息论、代数编码、概率译码以及数据结构优化的深入研究，构建了一个超越具体媒体格式的、普适性的数据处理和传输框架。读者将掌握的，是关于如何用最少的比特描述信息、如何在噪声中可靠地传递信息、以及如何以最高效的方式组织信息的科学与工程原理。它为所有致力于提升数据处理效率的工程师和科学家，提供了不可或缺的理论武器库。

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