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// Codificação Rice – Compressão adaptativa de inteiros com parâmetro ajustável

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>> recursos

[ADAPTATIVO]

Parâmetro ajustável

Ajuste k para otimizar diferentes distribuições de dados.

[EFICIENTE]

Dados geométricos

Ótimo para dados com distribuição geométrica ou exponencial.

[SIMPLES]

Codificação rápida

Operações simples de divisão e resto para alto desempenho.

>> detalhes técnicos

Como funciona a codificação Rice:

A codificação Rice divide cada inteiro n por 2^k para obter o quociente q e o resto r. O quociente é codificado em unário (q uns seguidos de um zero) e o resto em k bits binários. Isso cria um código de comprimento variável que se adapta à distribuição dos dados por meio do parâmetro k.

Exemplo de codificação Rice (k=2):

k=2, M=2^2=4

0 → q=0, r=0 → 0|00 → 000
1 → q=0, r=1 → 0|01 → 001
2 → q=0, r=2 → 0|10 → 010
3 → q=0, r=3 → 0|11 → 011
4 → q=1, r=0 → 10|00 → 1000
5 → q=1, r=1 → 10|01 → 1001
6 → q=1, r=2 → 10|10 → 1010
7 → q=1, r=3 → 10|11 → 1011
8 → q=2, r=0 → 110|00 → 11000

k maior: menos bits unários, mais bits binários
k menor: mais bits unários, menos bits binários

Por que usar a codificação Rice?:

  • ▸Adapta-se à distribuição dos dados
  • ▸Fácil de implementar
  • ▸Codificação e decodificação rápidas
  • ▸Ótimo para dados de sensores
  • ▸Eficiente para inteiros pequenos

>> perguntas frequentes

O que é a codificação Rice?

A codificação Rice é um método de codificação entrópica de comprimento variável particularmente eficiente para distribuições geométricas. É um caso especial da codificação Golomb em que o divisor M é restrito a potências de 2 (M = 2^k), permitindo implementações rápidas com operações de bits.

Como escolher o parâmetro k?

O valor ideal de k depende da distribuição dos seus dados. Para dados com média μ, o k ideal ≈ log₂(μ × ln(2)). Valores pequenos de k (0–2) funcionam bem para números muito pequenos, enquanto valores maiores (4–8) são melhores para dados com valores mais altos. Use a função de análise para encontrar o k ideal para seus dados.

Rice vs codificação Golomb?

A codificação Rice é um subconjunto da codificação Golomb em que M = 2^k. Essa restrição torna Rice mais rápida (deslocamentos de bits em vez de divisões), embora às vezes um pouco menos eficiente. Golomb pode escolher qualquer valor de M para melhor compressão, enquanto Rice troca um pouco de eficiência por velocidade.

Onde a codificação Rice é usada?

A codificação Rice é amplamente utilizada na compressão de áudio sem perdas (FLAC, ALAC), na compressão de imagens (JPEG-LS) e em dados de sensores com distribuições geométricas. É particularmente eficaz para inteiros pequenos não negativos com probabilidade que decai exponencialmente.

// Exemplo resolvido

nqrk=2
0000000
1001001
2010010
3011011
41001000
51011001
61101010
71111011
820011000

// Exemplos de código

Rice code with parameter k  (Golomb code with M = 2^k)
  q = n >> k            quotient, written as q ones followed by a zero
  r = n & (2^k - 1)     remainder, written as k plain bits
  code = unary(q) + r

k = 2, n = 9  ->  q = 2, r = 01  ->  110 01
Decode: count the leading 1s (q), skip the 0, read k bits (r), n = (q << k) | r
Choose k about log2(mean value): small values -> small k

>> Mais perguntas

P: Qual a diferença entre código Rice e Golomb?

R: O código Rice é o caso especial do Golomb em que o parâmetro M é potência de dois (M = 2^k). Deslocamento de bits e máscara substituem a divisão, o que é muito rápido.

P: Como escolher o parâmetro k?

R: k deve ser cerca de log2 da média dos valores. Um k pequeno demais gera longas sequências unárias; grande demais desperdiça bits no resto. Codecs como o FLAC escolhem k por bloco.

P: Para que serve o código Rice?

R: Para inteiros não negativos com distribuição geométrica, em que valores pequenos são bem mais frequentes. Tipicamente resíduos de predição em áudio sem perdas (FLAC) e imagem (JPEG-LS).