[发明专利]并行熵编码和解码方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年2月18日提交的题为“PARALLEL ENTROPY CODING AND DECODING METHODS AND DEVICES”的欧洲专利申请No.10154032.6的优先权。

上述专利申请的内容通过引入明确并入这里的详细描述中。

技术领域

本申请总体涉及数据压缩，具体地涉及编码器、解码器和用于对有限字母表源进行熵编码的方法。

背景技术

不论有损还是无损，数据压缩通常使用熵编码来将解相关信号编码为比特序列，即比特流。高效数据压缩具有广泛应用，如图像、音频和视频编码。视频编码的当前最新技术是ITU-T H.264/MPEG AVC视频编码标准。该标准定义了针对不同应用的多个不同简档，包括主简档、基线简档等等。

存在用于编码/解码图像和视频的多个标准(包括H.264)，采用有损压缩过程来产生二进制数据。例如，H.264包括预测操作以获得残差数据，接着进行DCT变换和DCT系数的量化。然后，对得到的数据(包括量化系数，运动矢量、编码模式和其他相关数据)进行熵编码，以产生数据比特流，从而发送或存储在计算机可读介质上。

已经开发了多个编码方案来编码二进制数据。例如，可以使用Huffman码来编码JPEG。H.264标准允许两种可能的熵编码过程：上下文自适应可变长度编码(CAVLC)或上下文自适应二进制算术编码(CABAC)。CABAC得到比CAVLC更大的压缩，但是CABAC计算要求更高。在任一这些情况下，编码方案对二进制数据操作，以产生编码数据的连续比特流。在解码器处，解码方案接收比特流，并对序列比特流进行熵解码，以重构二进制数据。

有利地，提供一种改进的编码器、解码器和熵编码方法。

发明内容

本申请描述了用于编码和解码数据的架构、方法和处理。具体地，本申请描述了使用并行熵编码器来对数据进行熵编码以将输入序列编码为多个编码子序列，然后所述多个编码子序列组合以形成输出比特流的方法。本申请还描述了一种通过从输入比特流提取多个编码子序列并对编码子序列进行并行熵解码来对编码数据进行熵解码以产生多个解码子序列，然后基于上下文模型来对所述多个解码子序列进行交织以产生重构序列的方法。

一方面，本申请描述了一种对输入符号序列进行编码的方法，所述符号属于有限字母表。所述方法包括：针对输入序列中的每个符号，基于上下文模型给出的估计概率，将符号分配给N个符号子序列之一；使用N个相应熵编码器来对N个子序列进行并行编码，以产生N个相应编码子序列；以及输出比特流，其中所述比特流包括N个编码子序列和用于定位N个编码子序列中的每个编码子序列的信息。

另一方面，本申请描述了一种用于对编码数据的比特流进行解码以重构符号序列的方法，所述符号属于有限字母表。所述方法包括：从比特流中提取N个编码子序列；对于N个编码子序列中的每个编码子序列，对该编码子序列进行熵解码，以产生包含符号的相应解码子序列，其中，对至少两个编码子序列进行并行熵解码；以及基于上下文模型，对N个编码子序列中的符号进行交织，以产生重构符号序列。

另一方面，本申请描述了一种在数据压缩过程中对符号子序列进行合并以形成合并子序列的方法，其中，所述符号属于有限字母表，每个符号子序列从输入符号序列导出，每个符号子序列具有由上下文模型给出的关联估计概率，所述上下文模型定义估计概率的有限集合。所述方法包括：确定与第一符号子序列相关联的开销，其中第一符号子序列与第一估计概率相关联；计算所述开销与第一子序列中的符号数目的比值，并确定所述比值大于第一符号子序列与第二符号子序列之间的相对熵，其中第二符号子序列与第二估计概率相关联；以及将第一和第二符号子序列合并，以形成合并子序列，并将合并子序列与第二估计概率相关联。

另一方面，本申请描述了一种用于对编码数据的比特流进行解码以重构符号序列的方法，所述符号属于有限字母表，所述比特流包括多个编码符号子序列，其中至少一个编码符号子序列是通过对第一子序列和第二子序列的合并进行编码得到的编码合并子序列，其中第一子序列与第一估计概率相关联，第二子序列与第二估计概率相关联。所述方法包括：从比特流中提取多个编码子序列；对每个编码子序列进行熵解码，以产生包含符号的相应解码子序列，其中对至少两个编码子序列进行并行熵解码，根据第二估计概率对编码合并子序列进行熵解码；以及基于上下文模型，对解码子序列中的符号进行交织，以产生重构符号序列。