[发明专利]显性更新熵编码器或解码器的码元概率的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年8月21日提交的美国临时申请序列号61/235751(专利代理人案号PU09110)的权益，其通过引用而被整体合并于此。

技术领域

本原理总地涉及视频编码和解码，并且更具体地涉及显性更新熵编码器或解码器的码元概率的方法和装置。

背景技术

在现代图像和视频编码器中使用算术编码来提高编码效率。例如，国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)运动图像专家组4(MPEG-4)第10部分高级视频编码(AVC)标准/国际电信联盟，电信部门(ITU-T)H.264建议书(下文可互换地简称为“MPEG-4AVC标准或“H.264”)、和联合图像专家组(JPEG)2000标准(下文简称为“JPEG 2000标准)都应用在编码了码元之后更新码元的概率的自适应二进制算术编码。概率更新步骤使编码过程自适应于视频内容。在这些标准中将这些更新函数制成表格。

通常，二进制算术编码器中码元的概率的自适应是通过查阅表实现的。就存储器使用而言这可能是昂贵的。此外，概率的数量是有限的。

显性更新函数解决了这些问题的一些，但也存在其自身的局限性。首先，快速和有效实现方式必须是整数实现方式，但在这种情况下，自适应程度是非常有限的。也就是说，自适应速率是非常粗略的。其次，概率可能非常接近“0”或“1”，这是一个问题，因为如果码元的概率非常接近“0”并出现该码元，则它的编码成本非常高。

MPEG-4AVC标准取决于简档(profile)地使用如下两种熵编解码器之一：背景自适应变长编码(CAVLC)；或背景自适应二进制算术编码(CABAC)。CABAC基于将非整数个位指定给字母表的每个码元的算术编码，这对于大于0.5的码元概率是极其有利的。在CAVLC中这是不可能的。另一方面，自适应代码的使用允许自适应于非静态码元统计。CABAC的另一种性质是背景建模。将已经编码语法元素的统计用于估计条件概率。这些条件概率用于切换几种已估计概率模型。

在MPEG-4AVC标准中，将算术编码核心引擎及其相关概率估计规定成只使用移位和表查阅的无乘法低复杂性方法。MPEG-4AVC标准依靠每种背景模型的估计概率可以通过一组有效限制代表性值来表示的假设。CABAC将0.01875与0.5之间的64个代表性概率值用于最不可能码元(LPS)。这些值从如下递归方程中推导出来：

p_n＝αp_n-1，n＝1，…，63

其中p₀＝0.5，和α＝0.9492。

作为这种设计的结果，CABAC中的每种背景模型通过如下两个参数确定：其又通过0到63之间的索引n表征的LPS概率的当前估计值；及其0或1的最可能码元(MPS)的值。因此，使用其中每一种用7位整数值表示的总共128种状态进行概率估计。查阅表保存状态以及给定输入码元如何从一种状态跳跃到另一种状态的信息。注意，表格中的转换更新函数是指数函数的近似式。

在JPEG 2000标准中，使用自适应二进制算术编码器。将更新函数制成表格。该表格含有划分成两个部分的47个条目。前14个条目对应于观察到少数几个码元的转换表的“启动”部分。其余条目代表表格的非瞬态部分。每个条目包括算术编码器要使用的LPS的概率、表格中在当前码元是LPS或MPS的情况下要跳跃的下一个条目、和如果要交换与LPS和MPS相联系的码元保持1的第四个值。

JPEG 2000标准中的表格反映了概率的比例计数估计器的限制形式。这种概率估计就是如下形式：

p=C0+ΔC0+C1+2Δ]]>

其中p是估计概率，C₀是码元0的计数，C₁是码元1的计数，并且Δ反映在观察到大量结果之前避免高度偏斜分布的保守政策(conservative policy)。