專利名稱：基于概率聚合的算術(shù)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域，如數(shù)字視頻的編碼和壓縮。具體涉及一種使用對(duì)數(shù)概率的二值算術(shù)編碼器。
背景技術(shù)：
算術(shù)編碼是一種高效的熵編碼方法，能有效壓縮信源冗余度，尤其是對(duì)于高概率符號(hào)或與之對(duì)應(yīng)的低概率符號(hào)，它有更高的效率。其基本原理是，根據(jù)待編碼符號(hào)的概率， 將當(dāng)前區(qū)間劃分成互不重疊的幾個(gè)子區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)符號(hào)，且子區(qū)間的長(zhǎng)度恰好就是符號(hào)概率和原區(qū)間的乘積。編碼一個(gè)符號(hào)就是選擇它對(duì)應(yīng)的那個(gè)區(qū)間，然后根據(jù)下一個(gè)符號(hào)的概率分布，劃分這個(gè)子區(qū)間，編碼下一個(gè)符號(hào)。最后選擇一個(gè)最短的字符串，它能唯一表達(dá)最后的那個(gè)子區(qū)間。算術(shù)解碼就是算術(shù)編碼的逆過程，根據(jù)讀入的字符串，確定它屬于那個(gè)區(qū)間，然后解出相應(yīng)的碼字。在具體的實(shí)現(xiàn)中，由于無(wú)法保證無(wú)限精度的計(jì)算，所以算術(shù)編碼必須定期放大子區(qū)間并輸出高位不再變化的比特。在所有算術(shù)編碼器中，一種很重要的算術(shù)編碼器是二值算術(shù)編碼器，在這種算術(shù)編碼器中，符號(hào)只有兩種，低概率符號(hào)叫LPS，高概率符號(hào)叫MPS。在實(shí)際使用中，算術(shù)編碼往往和自適應(yīng)概率估計(jì)結(jié)合使用。在當(dāng)前最先進(jìn)的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. 264所使用的二值算術(shù)編碼器M-coder中，符號(hào)的概率被量化為64個(gè)狀
態(tài)，分別表示LPS的概率為
權(quán)利要求
1.一種通過查表實(shí)現(xiàn)的二值算術(shù)編碼器，其迭代運(yùn)用下述步驟來編碼符號(hào)(1)如果輸入符號(hào)是MPS，更新 IogProb = logProb+MPSlogprob ；(2)如果輸入符號(hào)是LPS，更新low = low+1(logProb+MPSlogprob), IogProb = logProb+LPSlogprob ；(3)如果IogProb 大于等于 maxlogprob，那么 IogProb = logProb—maxlogprob，擴(kuò)大區(qū)間并輸出高位不再變化的碼字，然后設(shè)low = 0，其中Kmaxlogprob) = 0x100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述算術(shù)編碼方法，其中IogProb為對(duì)數(shù)概率索引，它是當(dāng)前區(qū)間所對(duì)應(yīng)概率的對(duì)數(shù)，low是當(dāng)前區(qū)間的下屆，當(dāng)擴(kuò)大區(qū)間時(shí)輸出碼流和它相加構(gòu)成新的輸出碼流，low然后重設(shè)為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述算術(shù)編碼方法，其特征在于，每個(gè)輸入符號(hào)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的概率狀態(tài)，其MPS和LPS分別分配一個(gè)對(duì)數(shù)概率索引MPSlogprob和LPSlogprob，它們接近于MPS 和LPS概率的對(duì)數(shù)。
4.如權(quán)利2和3所述，對(duì)數(shù)的基一般選取為，其中t通常為64、128或256。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述算術(shù)編碼方法，Kx)=Tabtrvl((x>>c)&(t-l)) >> ((χ>> c) > > msb (t))，它通過查表和移位映射對(duì)數(shù)概率索弓I到區(qū)間大小，其中Tabtevl (ζ)， ζ e [O, t-Ι]是一個(gè)靜態(tài)常量表，它是對(duì)數(shù)概率索引到區(qū)間大小的映射。c是一個(gè)精度常數(shù)。
6.一種通過查表實(shí)現(xiàn)的二值算術(shù)解碼器，其迭代運(yùn)用下述步驟來解碼符號(hào)(1)如果value < I (logProb+MPSlogprob),更新 IogProb = logProb+MPSlogprob,輸出 MPS ；(2)否則輸出LPS，更新value = value-I (logProb+MPSlogprob) ； IogProb = logProb+LPSlogprob ；(3)如果IogProb 大于等于maxlogprob,那么 IogProb = logProb-maxlogprob,擴(kuò)大區(qū)間并讀入碼流填充value低位，其中I (maxlogprob) = 0x100。
7.如權(quán)利6所述，其中IogProb為對(duì)數(shù)概率索引，它是當(dāng)前區(qū)間所對(duì)應(yīng)概率的對(duì)數(shù)， MPSlogprob和LPSlogprob是當(dāng)前輸入符號(hào)的MPS和LPS概率的對(duì)數(shù)的一個(gè)近似，對(duì)數(shù)的基一般選取為0.5乂，其中t通常為64、128或256。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述算術(shù)編碼方法，I(x)=Tabtrvl((x>>c)&(t-l)) >> ((χ>> c) > > msb (t))，它通過查表和移位映射對(duì)數(shù)概率索弓I到區(qū)間大小，其中Tabtevl (ζ)， ζ e [O, t-Ι]是一個(gè)靜態(tài)常量表，它是對(duì)數(shù)概率索引到區(qū)間大小的映射。c是一個(gè)精度常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適于并行解碼的單字節(jié)或多字節(jié)輸入輸出的二值算術(shù)編碼器。在本算法中，每個(gè)輸入符號(hào)的MPS和LPS根據(jù)其概率分別分配一個(gè)對(duì)數(shù)概率索引，并在算術(shù)編碼中用對(duì)數(shù)概率索引來表示區(qū)間大小。本算法通過查表來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)概率索引和區(qū)間大小之間的映射，并利用移位操作減少了靜態(tài)表大小。本算法通過對(duì)數(shù)概率索引的加法實(shí)現(xiàn)了區(qū)間細(xì)分。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102223149SQ201010146578
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者朱洪波 申請(qǐng)人:朱洪波