CN100413343C - 一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法和装置。从输入的二进制化比特流中进行二进制化解码得到解码数据值，首先，将解码数据值的值域划分为若干个子域，每个子域都有与之对应的子域标志比特串和子域基值；根据从输入的二进制化比特流中所读出的子域标志比特串，确定当前解码数据值所属子域，同时获得解码数据值所属子域的子域基值；从输入的二进制化比特流中，采用与已解码的子域标志比特串相应的二进制解码机制，解码得到解码数据值的子域相对值；将子域相对值与子域基值相加得到解码数据。本发明是为了解码相应的二进制化编码方法和装置所生成的二进制化比特流，其可用于数字信号处理领域，特别是视频编解码或图像编解码领域。

Description

一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种电数字数据处理技术，特别是涉及一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法和装置。

背景技术

熵编码在视频编码和图像编码中都有着广泛的应用，其作用去除视频数据或者图像数据统计上的冗余度，从而达到数据压缩的效果。

熵编码大体上可以分为两类：Huffman编码和算术编码。由于Huffman码是基于对信源数据分布的静态统计来进行编码的，所以很难自适应的依据条件概率来对信源进行编码，这样信源数据之间的条件冗余信息就无法很好的去除，因此限制了其压缩性能。而算术编码能够方便的对信源分布进行自适应的动态统计，能够很好的应用信源数据之间的条件信息，去除信源数据之间的条件相关性，所以相对与Huffman码有着更好的压缩性能，但是其算法复杂度却相对较高。

基于上下文的自适应二进制算术编码(Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding，CABAC)采用二进制的算术编码，使得对信源符号的概率估计变得简单，同时，通过基于上下文自适应的对信源符号进行概率统计，实现了相对于Huffman码更好的压缩性能，所以，该算法已被国际视频编码标准H.264所采纳。

附图1示出了基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)的编码框图。从图中可以看出，CABAC编码共有三个技术环节：对语法元素的二进制化、基于上下文的概率建模和二进制算术编码引擎。其中对语法元素的二进制化是CABAC中基础关键的一个环节，合理有效的二进制化算法能够方便概率模型的建立，能够充分的利用信源符号的概率分布特征，从而使得CABAC能够高效的对信源数据进行压缩。因此，对信源符号进行合理有效的二进制化在CABAC中起着至关重要的作用。

H.264视频标准中所采用的二进制化算法是Truncated Unary和Exp-Golomb两种二进制机制的一种合并，其首先设定一个门限值，当待编码数值低于这个门限值的时候，采用Truncated Unary二进制机制对待编码数据进行二进制化；当待编码数值高于或者等于这个门限值的时候，首先，生成一段较长的前缀码，然后将待编码数据与该门限值的差值用Exp-Golomb二进制机制进行二进制化，并将二进制化后的结果并接到前缀码之后，从而生成待编码数据最终的二进制化表示。其缺点在于，对于数值较大的数据，其二进制化结果中有很大一部分为前缀码，不利于压缩。

一种新的将待编码数据进行二进制化编码的方法，在将待编码数据进行二进制化编码之后，能够使得二进制化后的结果很好的反映信源数据的概率分布特征，使得对信源数据的概率估计方便精确，该二进制化编码方法与二进制算术编码相结合，能够对视频信号中，如变换系数、运动矢量以及其他待编码信息，实现高效的压缩性能。

关于Truncated Unary码和Exp-Golomb码的介绍

Truncated Unary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。设待编码数据为x，值域上限为s，其中x，s均为非负整数，如果x＜s，则x的二进制化结果为x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x＝＝s，则x的二进制化结果为x个前缀比特b0。例：对于上限值为8的Truncated Unary码，5的编码结果为b0 b0 b0 b0b0 b0 b1，而8的编码结果为b0 b0 b0 b0 b0 b0 b0 b0 b0 b0。

Exp-Golomb码相对于Truncated Unary码较复杂，Exp-Golomb码有个参数k来定义其阶数。下表中给出了0阶、1阶、2阶和3阶指数哥伦布码的结构，表中的x_i∈{0，1}。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法和装置，用于对背景技术中新的将待编码数据进行二进制化编码的方法和装置所生成的二进制化比特流进行正确的解码。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一、一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法，其将解码数据值的值域划分为m个子域，每个子域都有与之对应的子域标志比特串和子域基值，解码数据值的二进制化表示包含两个部分，分别是子域标志比特串和子域相对值的二进制表示，解码过程包含以下步骤：

a)从二进制化比特流中读取子域标志比特串；

b)根据在a)步骤中获取的子域标志比特串来确定解码数据值所属子域以及与该子域相应的子域基值；

c)采用与解码数据值所属子域相应的二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值；

d)将子域基值与子域相对值相加到解码数据值。

所述的m个子域其m等于2，子域标志比特串长度为1比特，第一子域的子域标志比特串为b0，子域基值为bv0，第二子域的子域标志比特串为b1，子域基值为bv1。其中，b0、b1∈{0，1}，且b0≠b1，bv0＜bv1。

若步骤a)中所读取的子域标志比特串为b0，则采用截断值为bv1-bv0-1的Truncated Unary二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值；若步骤a)中所读取的子域标志比特串为b1，则采用k阶Exp-Golomb二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值。

二、一种用于二进制化解码得到解码数据值的装置，它包括：

1)能从二进制化比特流中读取子域标志比特串并将之输出、同时根据获取的子域标志比特串确定解码数据值所属子域并输出与该子域相应的子域基值的子域识别装置；

2)能根据输入的的子域标志比特串采用与之相应的二进制化解码机制、从二进制表示的比特流中解码得到子域相对值、最后将输入的子域基值与子域相对值相加得到解码数据值的子域码解码装置；

子域识别装置的输入端与二进制比特流相连，子域识别装置的子域标志比特串输出端和子域基值输出端分别接到子域码解码装置的输入端，子域码解码装置的输出端为解码数据的输出端。

本发明具有的有益效果是：其完全实现了对背景技术中新的将待编码数据进行二进制化编码的方法和装置所生成的二进制化比特流进行正确的解码。本发明应用于数字信号处理领域，特别是视频编解码或图像编解码领域。

附图说明

图1是基于上下文的自适应二进制算术编码的编码框图；

图2是本发明的解码装置框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：变换系数的Level绝对值的二进制化

附图2示出了本发明的二进制化解码装置，包括子域识别装置、子域码解码装置。

令b0＝‘0’，b1＝‘1’，bv0＝1，bv1＝15；

当前二进制化比特流输入到子域识别装置，子域识别装置先读取子域标志比特串，然后根据子域标志比特串来生成相应的子域基值。即若子域标志比特为串b0＝‘0’，则子域基值为bv0＝1；若子域标志比特串为b1＝‘1’，则子域基值为bv1＝15。

子域标志比特串和子域基值输入到子域码解码装置，子域码解码装置根据子域标志比特串来采用相应的二进制化机制来对子域相对值进行二进制化解码。即若子域标志比特串为b0＝‘0’，则采用Truncated Unary解码机制对子域相对值进行二进制化解码；若子域标志比特串为b1＝‘1’，则采用k＝0阶Exp-Golomb解码机制对子域相对值进行二进制化解码。

最后，将子域基值和子域相对值相加，即可得到解码数据。

实施例2：运动矢量残差分量绝对值的二进制化

附图2示出了本发明的二进制化解码装置，包括子域识别装置、子域码解码装置。

令b0＝‘0’，b1＝‘1’，bv0＝0，bv1＝9；

当前二进制化比特流输入到子域识别装置，子域识别装置先读取子域标志比特串，然后根据子域标志比特串来生成相应的子域基值。即若子域标志比特串为b0＝‘0’，则子域基值为bv0＝0；若子域标志比特串为b1＝‘1’，则子域基值为bv1＝9。

子域标志比特串和子域基值输入到子域码解码装置，子域码解码装置根据子域标志比特串来采用相应的二进制化机制来对子域相对值进行二进制化解码。即若子域标志比特串为b0＝‘0’，则采用Truncated Unary解码机制对子域相对值进行二进制化解码；若子域标志比特串为b1＝‘1’，则采用k＝3阶Exp-Golomb解码机制对子域相对值进行二进制化解码。

最后，将子域基值和子域相对值相加，即可得到解码数据值。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法，其特征在于：解码数据值的值域划分为m个子域，每个子域都有与之对应的子域标志比特串和子域基值，解码数据值的二进制化表示包含两个部分，分别是子域标志比特串和子域相对值的二进制表示，解码过程包含以下步骤：

a)从二进制化比特流中读取子域标志比特串；

b)根据在a)步骤中获取的子域标志比特串来确定解码数据值所属子域以及与该子域相应的子域基值；

c)采用与解码数据值所属子域相应的二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值；

d)将子域基值与子域相对值相加到解码数据值。

2. 根据权利要求1所述的一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法，其特征在于，m等于2，子域标志比特串长度为1比特，第一子域的子域标志比特串为b0，子域基值为bv0，第二子域的子域标志比特串为b1，子域基值为bv1。其中，b0、b1∈{0，1}，且b0≠b1，bv0＜bv1。

3. 根据权利要求2所述的一种用于二进制化解码得到解码数据值的方法，其特征在于，若步骤a)中所读取的子域标志比特串为b0，则采用截断值为bv1-bv0-1的Truncated Unary二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值；若步骤a)中所读取的子域标志比特串为b1，则采用k阶Exp-Golomb二进制化解码机制从二进制比特流中解码得到子域相对值。

4. 一种用于二进制化解码得到解码数据值的装置，其特征在于它包括：

1)能从二进制化比特流中读取子域标志比特串并将之输出、同时根据获取的子域标志比特串确定解码数据值所属子域并输出与该子域相应的子域基值的子域识别装置；

2)能根据输入的的子域标志比特串采用与之相应的二进制化解码机制、从二进制表示的比特流中解码得到子域相对值、最后将输入的子域基值与子域相对值相加得到解码数据值的子域码解码装置；

子域识别装置的输入端与二进制比特流相连，子域识别装置的子域标志比特串输出端和子域基值输出端分别接到子域码解码装置的输入端，子域码解码装置的输出端为解码数据的输出端。

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