[发明专利]一种方向信息语法元素的熵编解码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种方向信息的熵编码技术，尤其涉及一种基于上下文的自适应的方向信息语法元素的二进制算术编码方法和装置。

背景技术

以下是对于视频编码技术分层结构的介绍：

采用H.264/AVC以及最新的HEVC等编码标准时，一帧图像可以划分为多个条带(slice)，对每个条带分别进行编码和解码。编码条带产生条带码流，条带码流中同时包含了这个条带的一些编码参数，如该条带所引用的参数集序号等。在H.264/AVC中的分层结构中，使用了图像参数集和序列参数集两级参数集来描述视频序列的一些参数。序列参数集可以被图像参数集引用，图像参数集可以被条带引用，通过此机制，条带可以根据其含有的图像参数集序号，找到对应序号的图像参数集，进而找到其对应的图像参数集对应的序列参数集，从图像参数集或者序列参数集中获取参数。例如，条带能够根据其含有的图像参数集序号，在对应序号的图像参数集中获取该条带的帧序号等信息；条带能够根据其对应的图像参数集所含有的序列参数集序号，在对应序号的序列参数集中获取该条带所使用的编码档次(Profile)和编码级别(Level)等参数。在HEVC编码标准中，新加入了视频参数集的概念，视频参数集可以被序列参数集引用，序列参数集可以被图像参数集引用，图像参数集可以被条带引用，通过此机制，条带可以根据其含有的图像参数集序号，逐层向上引用，从图像参数集、序列参数集或者视频参数集中获取参数。

以下是对于熵编码的介绍：

熵编码是用在视频编码的最后一个阶段的一种无损压缩方法，其输入是转变为一系列语法元素的视频数据。这些语法元素可以在解码端被解析出来并进一步重建出视频序列。语法元素大致分为两类：预测方法和预测误差。熵编码的作用是将这些语法元素无损的编码入码流中。

基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)是一种广泛用于视频编码的熵编码方法，首次出现于H.264/AVC中，现在也在AVS1，AVS2，HEVC等标准中使用，其中包括三个主要功能单元，二值化、上下文建模和算术编码。二值化将语法元素映射为二进制符号，上下文建模为每个bin估计一个概率值。最后算术编码依据估计的概率值将bin压缩为bit。

二值化的方法有很多，常见的有一元码，截断一元码，指数哥伦布码和定长码等二值化方法。二值化指的是将每个非二进制的语法元素值映射成一个bin串，bin串由两种符号构成，一般可以表示成0和1，所有的bin串都不全相同。bin串中的每个bin都会按照其写入码流的顺序拥有一个从0开始的二进制序列序号。反二值化的过程即为一个查表的过程，每个bin串都唯一对应一个语法元素值，通过查二值化的表可以找出要解析的bin串对应的语法元素值。解析bin串的过程是一个寻找一个可以反二值化的bin串的过程，即如果当前已解析的bin串可以反二值化为一个语法元素，解析bin串完毕；否则，继续解析下一个bin，直到bin串可以反二值化为一个语法元素。

下面介绍一下截断一元码：截断一元码是相对简单的一种码字，其主要用于处理在值域有上限的数据。设值域上限为K，即截断值为K，待编码数据为S，其中S，K均为非负整数，且S＝0，1，2…K，共有K+1个取值，如果S＜K，则S的二进制化结果为S个前缀比特b0，然后以一个b1比特作为结束，其中b0、b1∈{0，1}，且b0≠b1；如果S＝K，则S的二进制化结果为K个前缀比特b0。这样的截断一元码称为截断值为K的截断一元码。例：对于截断值为5的截断一元码，0至5的编码结果为分别为b1，b0b1，b0b0b1，b0b0b0b1，b0b0b0b0b1，b0b0b0b0b0。

截断值为K的截断一元码的反二值化过程为：若bin串中的前K个bin中包含b1，则反二值化后的值为前K个bin中第一个b1之前的b0的数量，否则反二值化后的值为K。根据此规则，对于截断值为5的截断一元码，b1，b0b1，b0b0b1，b0b0b0b1，b0b0b0b0b1，b0b0b0b0b0分别被反二值化为0至5。截断一元码需要分析一定的bin才能完成反二值化的过程，需要分析的bin的数量至少为1个，至多为K个，当收到的bin的个数少于需要分析的bin的个数的时候，反二值化就无法完成：如对于截断值为5的截断一元码，若只收到了3个bin：b0b0b0，则无法根据反二值化规则确定反二值化的值，此时可以说这样的bin串不可以用截断值为5的截断一元码反二值化。同样是对于截断值为5的截断一元码，若收到的3个bin是：b0b1b0，则只需要分析前两个bin就可以得到反二值化结果1，此时可以说这样的bin串可以用被截断值为5的截断一元码反二值化。