选择性混合用于视频压缩中进行熵代码化的概率分布制造技术

一种用于使用变换系数令牌的字母表解码变换系数的装置包括存储器和处理器。选择对应于第一场境的第一概率分布，并且选择对应于第二场境的第二概率分布。响应于确定第二概率分布包括变换系数令牌的概率，混合第一概率分布和第二概率分布以生成混合概率。使用混合概率来熵解码变换系数令牌。第一概率分布是针对字母表的全部令牌定义的。第二概率分布是在令牌的非平凡分区上定义的。

Probability distribution of entropy coding in selective mixing for video compression

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】选择性混合用于视频压缩中进行熵代码化的概率分布
技术介绍
数字视频流可以使用帧或静止图像的序列来表示视频。数字视频能够用于各种应用，例如包括视频会议、高清视频娱乐、视频广告或共享用户生成的视频。数字视频流能够包含大量数据并且消耗计算设备的大量计算或通信资源来进行对视频数据的处理、传输或存储。已经提出了减少视频流中的数据量的各种方法，包括压缩和其他编码技术。可以通过将帧或图像分成基于参考帧的一个或多个预测块所预测的块来执行基于运动估计和补偿的编码。将块与预测块之间的差异(即残余误差)压缩并编码在比特流中。解码器使用差异和参考帧来重构帧或图像。
技术实现思路
一个方面是一种用于使用变换系数令牌的字母表解码变换系数的装置，其包括存储器和处理器。所述处理器被配置成执行存储在所述存储器中的指令，以：选择对应于第一场境(context)的第一概率分布，选择对应于第二场境的第二概率分布，并且响应于确定所述第二概率分布包括变换系数令牌的概率，混合所述第一概率分布和所述第二概率分布以生成混合概率，以及使用所述混合概率从编码比特流熵解码所述变换系数令牌。第一概率分布是针对字母表的全部令牌定义的。第二概率分布是在令牌的非平凡分区上定义的。对于非空集合X，本文可以使用集合X的“非平凡分区(non-trivialpartition)”来指代除集合{X}之外的任何X分区。也就是说，集合{X}的“非平凡分区”可以是集合{X}的真子集。另一方面是一种用于使用令牌的字母表代码化变换系数的方法。所述方法包括：选择对应于第一场境的第一概率分布，所述第一概率分布是针对所述字母表的一些令牌定义的，选择对应于第二场境的第二概率分布，所述第二概率分布是在所述令牌的非平凡分区上定义的，以及响应于确定所述第一概率分布包括令牌的概率并且所述第二概率分布包括所述令牌的第二概率，混合所述第一概率分布和所述第二概率分布以生成混合概率，以及使用所述混合概率代码化所述令牌。又一方面是一种用于使用组织成系数令牌树的令牌字母表解码变换系数的装置，其包括存储器和处理器。所述处理器被配置成执行存储在所述存储器中的指令，以：选择对应于第一场境的第一概率分布，所述第一概率分布是针对所述系数令牌数的内部节点定义的，选择对应于第二场境的第二概率分布，所述第二概率分布是针对所述系数令牌树的内部节点中的一些但非全部内部节点定义的，以及通过以下操作来解码令牌：使用混合概率解码与所述系数令牌树的第一内部节点相关的第一决策。所述混合概率是通过混合所述第一概率分布与所述第二概率分布来生成的。在下文对实施例的详细描述、所附权利要求书和附图中公开了本公开的这些和其他方面。附图说明本文的描述参照附图，其中，在贯穿若干视图，相似的附图标记表示相似的部分。图1是视频编码和解码系统的示意图。图2是能够实施发送站或接收站的计算设备的示例的框图。图3是要编码并随后解码的视频流的图。图4是根据本公开实施方式的编码器的框图。图5是根据本公开实施方式的解码器的框图。图6是图示出根据本公开实施方式的量化变换系数的图。图7是根据本公开实施方式的、能够用于将代码块熵代码化成视频比特流的系数令牌树的图。图8是根据本公开实施方式的、用于将量化变换系数二值化的树的示例的图。图9是根据本公开实施方式的、用于将符号序列编码的过程的流程图。图10是根据本公开实施方式的、用于将符号序列解码的过程的流程图。图11是根据本公开实施方式的条件概率的二元树的示例的图。图12是根据本公开实施方式的、用于熵代码化的过程的流程图。图13是根据本公开实施方式的、用于使用变换系数令牌的字母表将变换系数代码化的过程的流程图。图14是根据本公开实施方式的、用于导出场境的邻域模板的图。具体实施方式如上所述，与代码化视频流有关的压缩方案可以包括使用一种或多种技术将图像分解成块并生成数字视频输出比特流，以限制输出中所包括的信息。接收到的编码比特流能够被解码，以根据有限的信息重建块和源图像。将视频流或其一部分——诸如帧或块——进行编码能够包括使用视频流中的时间或空间相似性来提高代码化效率。例如，视频流的当前块可以基于识别先前代码化的像素值与当前块中的那些像素值之差(残差)而被编码。通过这种方式，仅残差和用于生成残差的参数需要被添加到编码比特流。残差可以使用有损量化步骤来编码。如下文进一步描述，残差块能够位于像素域中。残差块能够被变换到频域中，从而产生变换系数的变换块。变换系数能够被量化，从而产生量化变换系数的量化变换块。量化系数能够被熵编码并添加到编码比特流。解码器能够接收编码比特流，将量化变换系数熵解码，以重构原始视频帧。熵代码化是一种依赖于概率模型的“无损”代码化技术，这些概率模型对编码视频比特流中出现的值分布进行建模。通过使用基于测量或估计的值分布的概率模型，熵代码化能够将表示视频数据所需的比特数减少到接近理论最小值。实际上，表示视频数据所需的比特数的实际减少可能取决于概率模型精度、进行代码化的比特数以及用于进行代码化的定点算法的计算精度。在编码的视频比特流中，许多比特用于以下两种情况之一：内容预测(例如，帧间模式/运动矢量代码化、帧内预测模式代码化等)或者残差代码化(例如，变换系数)。编码器可以使用一些技术来减少系数代码化中所费的比特数。例如，系数令牌树(其可以又称为二进制令牌树)指定值的范围，并且该令牌树中的每个分支具有前向自适应概率。从要代码化的值中减去令牌基值，以形成残差，然后以固定的概率将块代码化。也可能存在具有微小变化的类似方案，包括后向自适应性。自适应技术能够随着对视频流进行编码而更改概率模型，以适应于数据的变化特性。在任何情况下，解码器都被告知(或可获知)对熵代码化的视频比特流进行编码所用的概率模型，以便解码视频比特流。如上所述，通常对符号序列进行熵代码化，这是通过使用概率模型确定序列的概率p，然后在编码器处使用二进制算术代码化将序列映射到二进制码字并且在解码器处从二进制码字中解码该序列。由-log(p)给出码字的长度(即，比特数)。熵代码化的效率可能与概率模型直接相关。在本文中，log表示以2为底的对数函数，除非另作具体说明。如本文所使用的模型能够是无损(熵)代码化或者能够是无损(熵)代码化中的参数。模型能够是影响熵代码化的概率估计的任何参数或方法。例如，模型能够定义令牌树中的内部节点处用来编码和解码决策的概率(诸如下文关于图7所述)。在这种情况下，通过混合如本文所述的多个模型，可以将学习当前帧的概率的两遍(two-pass)过程简化为一遍(single-pass)过程。在另一示例中，模型可以定义某种场境推导方法。在这种情况下，根据本公开的实施方式能够用于自动混合由许多这样的方法所生成的代码化概率。在又一示例中，模型可以定义全新的无损代码化算法。场境建模的目的是获得用于诸如算术代码化、霍夫曼代码化和其他变长到变长代码化引擎的后续熵代码化引擎的概率分布。为了获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用变换系数令牌的字母表解码变换系数的装置，所述装置包括：/n存储器；以及/n处理器，所述处理器被配置成执行存储在所述存储器中的指令以：/n选择与第一场境相对应的第一概率分布，所述第一概率分布是针对所述字母表中的全部令牌定义的；/n选择与第二场境相对应的第二概率分布，所述第二概率分布是在所述令牌的非平凡分区上定义的；以及/n响应于确定所述第二概率分布包括变换系数令牌的概率，/n混合所述第一概率分布和所述第二概率分布以生成混合概率，以及/n使用所述混合概率来从编码比特流熵解码所述变换系数令牌。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 US 62/551,341;20170918 US 15/707,2781.一种用于使用变换系数令牌的字母表解码变换系数的装置，所述装置包括：
存储器；以及
处理器，所述处理器被配置成执行存储在所述存储器中的指令以：
选择与第一场境相对应的第一概率分布，所述第一概率分布是针对所述字母表中的全部令牌定义的；
选择与第二场境相对应的第二概率分布，所述第二概率分布是在所述令牌的非平凡分区上定义的；以及
响应于确定所述第二概率分布包括变换系数令牌的概率，
混合所述第一概率分布和所述第二概率分布以生成混合概率，以及
使用所述混合概率来从编码比特流熵解码所述变换系数令牌。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述指令进一步包括指令以：
在所述第二概率分布不包括所述变换系数令牌的概率的条件下，使用所述第一概率分布来从所述编码比特流熵解码所述变换系数令牌。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一概率分布是从所述第一场境所获得的概率分布。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第二概率分布是实际分布。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，确定所述第二概率分布包括所述变换系数令牌的概率包括：
确定所述变换系数令牌被包括在所述非平凡分区的单集元素中。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，混合所述第一概率分布和所述第二概率分布以从所述编码比特流熵解码所述变换系数令牌包括：
使用所述第一概率分布，确定解码所述变换系数令牌的第一条件概率，所述第一条件概率是所述变换系数令牌在给定所述字母表中的其他变换系数令牌情况下的条件概率；
使用所述第二概率分布，确定编码所述变换系数令牌的第二条件概率，所述第二条件概率是所述非平凡分区的所述单集元素在给定所述非平凡分区中的其他元素情况下的条件概率；以及
使用所述第一条件概率和所述第二条件概率，确定解码所述变换系数令牌的所述混合概率。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，与所述变换系数令牌相对应的变换系数位于变换块的位置处，并且其中，所述第二场境是使用与所述位置相邻的位置处的零系数的数目来确定的。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，与所述位置相邻的位置是基于扫描顺序。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，
令牌的所述字母表被组织成系数令牌树；
所述第一概率分布是针对所述系数令牌树的内部节点定义的；
所述第二概率分布是针对所述系数令牌树的内部节点中的一些但非全部内部节点定义的；以及
从所述编码比特流熵解码所述变换系数令牌包括：使用所述混合概率来解码与所述系数令牌树的第一内部节点相关的第一决策。


10.一种用于使用令牌的字母表代码化变换系数的方法，包括：
选择与...

【专利技术属性】
技术研发人员：达克·何，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US