熵编码设备和方法、熵解码设备和方法、及存储介质技术

本发明专利技术涉及熵编码设备和方法、熵解码设备和方法、及存储介质。将相应语法元素的值范围分解成n个分区的序列，将位于相应分区内的z的分量个别编码，至少一个分量经由VLC编码，且至少一个分量经由PIPE或熵编码，该分解可以适度的编码额外负担极大地增加压缩效率。根据实施例，将语法元素分解成相应数目n的源符号si，其中i＝1…n，源符号的相应数目n取决于关于将相应语法元素的值范围再划分成n个分区(1401‑3)的序列中的哪个分区、相应语法元素的值z属于n个分区的序列中的哪个分区，使得相应数目的源符号si的值的和产生z，且若n>1，则对于所有i＝1…n‑1而言，si的值对应于第i个分区的范围。

Entropy coding device and method, entropy decoding device and method, and storage medium

The invention relates to an entropy encoding device and method, an entropy decoding device and a method, and a storage medium. Will the value of the syntax element range is decomposed into a sequence of N partition, individual component encoding will be located in the corresponding partition within the Z, at least one component via the VLC encoding, and at least one component via PIPE or entropy encoding, encoding the additional burden of decomposition can moderate greatly increase the compression efficiency. According to the example, the syntax element is decomposed into the corresponding source symbol Si of the corresponding number n, where I = 1... N, the number of source symbols corresponding n will depend on the value of the syntax element scope is divided into n partitions (1401 3) sequence in which partition, the value of the syntax element which partition sequence Z belongs to the N partition in the Si, the corresponding number of source symbols and values Z, and if n> 1, I = 1 for all... N 1, Si value range corresponding to the I partition.

【技术实现步骤摘要】
熵编码设备和方法、熵解码设备和方法、及存储介质本申请为国际申请日为2012年1月12日、国际申请号为PCT/EP2012/050431、专利技术名称为“熵编码及解码方案”的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请的进入国家阶段日为2013年9月4日、申请号为201280011782.8、专利技术名称为“熵编码及解码方案”。
本专利技术是关于熵编码及解码，且本专利技术可用于诸如视讯及音讯压缩的应用中。
技术介绍
熵编码一般可视为无损数据压缩的最一般的形式。无损压缩目的在于用比原始数据表示所需要的位更少的位显示离散数据，但无任何信息损失。离散数据可以用本文、图形、影像、视讯、音讯、语音、传真、医疗数据、气象数据、财务数据或任何其它形式的数字数据的形式给出。在熵编码中，通常忽略下层离散数据源的特定高阶特性。因此，将任何数据源视为作为源符号的序列给出，源符号的该序列用给定的m阶字母取值，且源符号的该序列的特征在于相应的(离散)机率分布{p1,…,pm}。在该抽象设定中，依据每符号位的预期码字组长度任何熵编码方法的下限经由以下熵来给定：霍夫曼(Huffman)码及算术码为能够接近熵极限(在某种意义上)的实用码的熟知实例。对于固定机率分布而言，霍夫曼码相对容易建构。霍夫曼码的最吸引人的性质为，该霍夫曼码的实施可有效率地经由使用可变长度码(VLC)表来实现。然而，当处理时变源统计学(亦即，变化的符号机率)时，极其需要调适霍夫曼码及该霍夫曼码的相应的VLC表，霍夫曼码及该霍夫曼码的相应的VLC表两者皆依据算法复杂性以及依据实施成本。又，在具有主要字母值，其中pk>0.5的情况下，相应的霍夫曼码的冗余度(不使用诸如游程编码的任何字母延伸)可能为相当实质的。霍夫曼码的另一缺陷经由在处理高阶机率模型化情况下可能需要多组VLC表的事实给出。另一方面，尽管算术编码实质上比VLC更复杂，但当应对适应性且高阶机率模型化以及应对高度偏斜机率分布的情况时，该算术编码提供更一致且更充分处理的优点。实际上，此特性基本上由算术编码提供将机率估计的任何给定值以差不多直接的方式映像至所得码字组的部分的至少概念性机制的事实产生。在具备此接口的情况下，算术编码允许一方面机率模型化及机率估计的任务与另一方面实际的熵编码亦即将符号映像至码字组之间的清晰分离。算术编码及VLC编码的替代物为PIPE编码。更精确而言，在PIPE编码中，单位区间分割成互斥机率区间的小集合，以沿着随机符号变量的机率估计处理的编码设计PIPE。根据此分割，可将具有任意字母大小的离散源符号的输入序列映像至字母符号的序列，且将该字母符号中的每一字母符号分配给一个特定机率区间，该特定机率区间又经由尤其专用的熵编码程序来编码。在该区间中的每一区间由固定机率表示的情况下，机率区间分割熵(PIPE)编码程序可基于简单可变对可变长度码的设计及应用。机率模型化可为固定的或者适应性的。然而，尽管PIPE编码显著地不如算术编码复杂，但该PIPE编码仍具有比VLC编码更高的复杂性。因此，将有利的是，具有所探讨的能够实现一方面编码复杂性与另一方面压缩效率之间的最佳取舍的熵编码方案，甚至当与PIPE编码相比较时，该熵编码方案已组合算术编码与VLC编码两者的优点。此外，一般而言，将有利的是，具有所探讨的能够以适度的编码复杂性实现自身最佳压缩效率的熵编码方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标为，提供实现以上经识别的需求亦即能够实现一方面编码复杂性与另一方面压缩效率之间的最佳取舍的熵编码概念。此目标经由根据权利要求1项或第23项的设备、根据权利要求49项或第50项的方法及根据权利要求51项的计算机程序来实现。本专利技术基于以下想法：将相应语法元素的值范围分解成n个分区的序列，其中将单独放置于相应分区内的语法元素值z的分量编码，其中至少一个分量经由VLC编码，且至少一个分量经由PIPE或算术编码或任何其它熵编码方法，该分解可以适度的编码额外负担极大地增加压缩效率，因为所使用的编码方案可更好地适应于语法元素统计学。相应地，根据本专利技术的实施例，将语法元素分解成相应数目n的源符号si，其中i＝1…n，源符号的相应数目n取决于将相应语法元素的值范围再划分成关于n个分区(1401-3)的序列的哪个分区、相应语法元素的值z属于n个分区(1401-3)的序列的哪个分区，以便相应数目的源符号si的值的和产生z，且若n>1，则对于所有i＝1…n-1而言，si的值对应于第i个分区的范围。此外，本专利技术的一些实施例使用除VLC编码之外的PIPE编码，该实施例利用以下事实：若除PIPE编码的分类特征之外，提供进一步分类阶段，则可实现一方面编码复杂性与另一方面压缩效率之间的较佳取舍，根据PIPE编码的该分类特征，字母符号分布于根据该字母符号的机率分布估计的多个专门化熵编码/解码器之中，根据该进一步分类阶段，待编码的源符号再划分成经受VLC编码的第一子串流及经受PIPE编码亦即用PIPE编码器的符号字母表示为字母符号的序列的第二子串流。经由此测度，具有适当的符号机率分布(亦即，适合于借助于VLC编码来有效率地编码而不具有以上本申请案的说明书的导论部分中概括的缺陷的机率分布)的源符号可分类为诸如较高取值分区的VLC编码符号，而诸如最低取值分区的其它源符号可视为PIPE编码符号且经受PIPE编码，该PIPE编码的编码复杂性比VLC编码更高，但该PIPE编码具有更佳的压缩效率。根据实施例，有可能将语法元素分解成相应整数数目的源符号，该源符号中的一个源符号视为VLC编码符号，该源符号中的另一个源符号视为PIPE编码符号。本专利技术的较佳态样为封闭的附属项的主题。附图说明参阅以下示图描述本专利技术的较佳实施例，在该示图之中图1A图示根据实施例的熵编码设备的方块图；图1B图示说明根据实施例，可能将语法元素分解成源符号的示意图；图1C图示说明根据实施例，图1A的分解器在将语法元素分解成源符号时可能的操作模式的流程图；图2A图标根据实施例的熵解码设备的方块图；图2B图示说明根据实施例，图2A的组合器在自源符号组合语法元素时的可能操作模式的流程图；图3图示根据实施例的可用于图1A-图1C的PIPE编码器的方块图；图4图示根据实施例的可用于图2A和图2B的适合于解码由图3的PIPE编码器产生的位串流的PIPE解码器的方块图；图5图示说明根据实施例的具有多任务部分位串流的数据封包的示意图；图6图示说明根据另一实施例的具有使用固定大小区段的替代性分段的资料封包的示意图；图7图标根据实施例的使用部分位串流交错的PIPE编码器的方块图；图8A和图8B图示根据实施例，图7的编码器侧的码字组缓冲器的状态的示意性说明实例；图9图标根据实施例的使用部分位串流交错的PIPE解码器的方块图；图10图示根据实施例的使用码字组的PIPE解码器的方块图，该码字组使用单组码字组来交错；图11图示根据实施例的使用固定长度位序列的交错的PIPE编码器的方块图；图12A和图12B图示根据实施例，图11的编码器侧的全局位缓冲器的状态的示意性说明实例；图13图示根据实施例的使用固定长度位序列的交错的PIPE解码器的方块图；图14图示说明假定在(0,0.5]内均匀机率分布，成为K＝4区间的最佳机率区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熵编码设备，包含：一分解器(136)，所述分解器被配置为将语法元素的一序列(138)转换成源符号(106)的一序列(106)，所述语法元素的序列(138)具有被再划分成N个分区(1401‑3)的一序列的值范围，通过将所述语法元素的至少一个子组分别地分解成一相应数目n的源符号si来执行所述转换，其中i＝1…n，源符号的所述相应数目n取决于所述相应语法元素的一值z属于N个分区(1401‑3)的一序列中的哪个分区，以便相应数目的源符号si的值的和s1+…+sn产生z，且若n>1，则对于所有i＝1…n‑1而言，si的值对应于第i个分区的一范围；一再划分器(100)，所述再划分器被配置为将源符号的所述序列(106)再划分成源符号的一第一子序列(108)及源符号的一第二子序列(110)，以使得在所述第一子序列(108)内含有所有源符号sx，其中x为{1…N}的一第一子集的成员，且在所述第二子序列(110)内含有所有源符号sy，其中y为与所述第一子集互斥的{1…N}的一第二子集的成员；一VLC编码器(102)，所述VLC编码器被配置为用符号的方式编码所述第一子序列(108)的所述源符号；以及一算术编码器(104)，所述算术编码器被配置为编码源符号的所述第二子序列(110)，其特征在于，所述语法元素的所述子组的值z是绝对值，并且其中，所述分解器配置为根据先前经编码源符号调适所述分区之间的一个或多个限制。...

【技术特征摘要】
2011.01.14 US 61/432,8841.一种熵编码设备，包含：一分解器(136)，所述分解器被配置为将语法元素的一序列(138)转换成源符号(106)的一序列(106)，所述语法元素的序列(138)具有被再划分成N个分区(1401-3)的一序列的值范围，通过将所述语法元素的至少一个子组分别地分解成一相应数目n的源符号si来执行所述转换，其中i＝1…n，源符号的所述相应数目n取决于所述相应语法元素的一值z属于N个分区(1401-3)的一序列中的哪个分区，以便相应数目的源符号si的值的和s1+…+sn产生z，且若n>1，则对于所有i＝1…n-1而言，si的值对应于第i个分区的一范围；一再划分器(100)，所述再划分器被配置为将源符号的所述序列(106)再划分成源符号的一第一子序列(108)及源符号的一第二子序列(110)，以使得在所述第一子序列(108)内含有所有源符号sx，其中x为{1…N}的一第一子集的成员，且在所述第二子序列(110)内含有所有源符号sy，其中y为与所述第一子集互斥的{1…N}的一第二子集的成员；一VLC编码器(102)，所述VLC编码器被配置为用符号的方式编码所述第一子序列(108)的所述源符号；以及一算术编码器(104)，所述算术编码器被配置为编码源符号的所述第二子序列(110)，其特征在于，所述语法元素的所述子组的值z是绝对值，并且其中，所述分解器配置为根据先前经编码源符号调适所述分区之间的一个或多个限制。2.根据权利要求1所述的熵编码设备，其中，所述语法元素以可扩充方式编码视频。3.一种熵解码设备，包含：一VLC解码器(200)，所述VLC解码器被配置为用码字组的方式自一第一位串流的码字组重建源符号的一第一子序列(204)的源符号；一算术解码器(202)，所述算术解码器(202)被配置为重建源符号的一第二子序列(208)；一组合器(224)，所述组合器被配置为自源符号的所述第一子序列(204)及源符号的所述第二子序列(208)组合语法元素的一序列(226)，其中，所述语法元素的序列(226)具有被再划分成N个分区(1401-3)的一序列的值范围，其中，通过如下步骤执行所述组合：通过针对所述语法元素的至少一个子组，决定源符号si的相应数目来从所述相应数目n的源符号分别地组合每个语法元素，以便执行所述组合，其中i＝1…n取决于所述相应语法元素的一值z属于所述相应语法元素的一值范围再划分成的N个分区(1401-3)的一序列中的哪个分区，只要si的值对应于第i个分区的一范围则通过自1至N加总所述相应数目的源符号si的值来获取所述语法元素z的值，其中所述组合器(224)被配置为自所述第一子序列(204)检索所有源符号sx，其中x为{1…N}的一第一子集的成员，且所述组合器被配置为自所述第二子序列(208)检索所有源符号sy，其中y为与所述第一子集互斥的{1…N}的一第二子集的成员，其特征在于，所述语法元素的所述子组的值z是绝对值，并且其中，所述组合器被配置为根据先前经重建源符号调适所述分区之间的一个或多个限制。4.根据权利要求3所述的熵解码设备，其中，所述第二子集为{1}，其中针对所有p,q∈{1..N}，其中p>q，N个分区的序...

【专利技术属性】
技术研发人员：德特勒夫·马佩，通·恩固因，海科·施瓦茨，托马斯·维甘徳，
申请(专利权)人：GE视频压缩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US