Кіріспе
Ақпарат теориясының бір саласы, жоғалған деректерді сығымдаудың теориялық негізін қамтамасыз етеді. Рет-бұрмалану теориясы – ақпарат теориясының маңызды саласы, ол жоғалған деректерді сығымдаудың теориялық негізін береді; ол R жылдамдығымен өлшенген символға шаққандағы биттердің ең аз санын анықтау мәселесін қарастырады, осылайша дерек көзі (кіріс сигналы) қабылдағышта (шығыс сигналы) күтілетін бұрмалану D шегінен аспайтын дәлдікпен қайта құрастырылуы мүмкін.
Rate–distortion theory is a major branch of information theory which provides the theoretical foundations for lossy data compression; it addresses the problem of determining the minimal number of bits per symbol, as measured by the rate R, that should be communicated over a channel, so that the source (input signal) can be approximately reconstructed at the receiver (output signal) without exceeding an expected distortion D.
Кіріспе
Жылдамдық-бұрмалану теориясы жоғалтулы сығымдау әдістерін пайдалану арқылы қанша сығымдауға қол жеткізілетінін талдау арқылы көрсетеді. Қазіргі кездегі аудио, сөйлеу, кескін және бейне сығымдау техникаларының көпшілігі жылдамдық-бұрмалану функцияларының жалпы пішінін пайдаланатын түрлендіру, кванттау және биттік жылдамдықты бөлу процедураларын қолданады. Жылдамдық-бұрмалану теориясын Клод Шеннон ақпараттық теория бойынша негізгі жұмысында жасаған. Жылдамдық-бұрмалану теориясында жылдамдық әдетте сақталынатын немесе берілетін дерек үлгісі үшін қажетті биттер саны ретінде түсініледі. Бұрмалану ұғымы үздіксіз талқыланып келеді. Ең қарапайым жағдайда (және бұл көп жағдайда қолданылады), бұрмалану кіріс және шығыс сигналдары арасындағы айырманың квадратының күтілетін мәні ретінде анықталады (яғни, орташа квадраттық қате). Алайда, жоғалтулы сығымдаудың көптеген техникалары адамдар қабылдайтын деректермен (музыка тыңдау, кескіндер мен бейнелерді көру) жұмыс істейтінін ескеретін болсақ, бұрмалану өлшемі адамның қабылдау қабілетін және эстетикалық талаптарды ескеруі керек: жоғалтусыз сығымдаудағы ықтималдықтың қолданылуы сияқты, бұрмалану өлшемдерін Байес бағалауы және шешім қабылдау теориясында қолданылатын жоғалту функцияларымен сәйкестендіруге болады. Аудио сығымдауда қабылдау модельдері (және, демек, қабылдау бұрмалану өлшемдері) жетілдірілген және MP3 немесе Vorbis сияқты сығымдау техникаларында кеңінен қолданылады, бірақ оларды жылдамдық-бұрмалану теориясына енгізу жиі қиындық тудырады. Кескін және бейне сығымдауда адамның қабылдау модельдері нашар дамыған, ал енгізу көбінесе JPEG және MPEG салмақтау (кванттау, нормалау) матрицасымен шектеледі.
Бұрмалау функциялары
Бұрмалау функциялары бір символды жуықталған символмен бейнелеуге кететін шығынды өлшейді. Типикалық бұрмалау функциялары – Хэмминг бұрмалауы және Квадраттық қате бұрмалауы.
Ауысымның бұрмалану теориясын арна сыйымдылығына байланыстыру
Егер біз дереккөз туралы ақпаратты пайдаланушыға D-ден аспайтын бұрмалаумен жеткізгіміз келсе, онда жылдамдық-бұрмалау теориясы дереккөзден ақалғанда бит/символ ақпарат пайдаланушыға жеткені керек екенін айтады. Сонымен қатар, Шеннонның арналық кодтау теоремасынан белгілі болғандай, егер дереккөз энтропиясы H бит/символ болса және арна сыйымдылығы C (мұнда ), онда осы ақпаратты берілген арна арқылы жеткізгенде бит/символ жоғалады. Пайдаланушының максималды бұрмалау D-мен қайта құруға мүмкіндігі болуы үшін, беру кезінде жоғалған ақпараттың максималды қабылданатын жоғалудан – бит/символ – аспауы керек деген шартты қоюымыз қажет. Яғни, арна сыйымдылығы кем дегенде тең болуы керек.