TW201012079A - Method for lossless compressing prefix-suffix-codes, method for decompressing a bit sequence representing integers or symbols encoded in compressed prefix-suffix-codes and storage medium or signal carrying compressed prefix-suffix-codes - Google Patents

Description

201012079 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明侧於前置尾置碼之無損壓縮，其巾各前置 括第-值之位元辆，料_第二值之停錄元結束，並 • 關列之解壓縮方法’代表在壓縮前置尾置碼内編碼 之整數或符號。本發明又關於帶有壓縮前置尾置碼之儲 體或訊號。 、 【先前技術】 前置尾置碼用於例如可變長度寫碼（VLC)。在大部 ❿ 劃中可變長度的二件式位元序列表示整數或符 號，其中位7G序列的前導部份帶有前置碼，指示接續部份之 位元數，帶有所編碼_資料之表示法，做為尾置碼。前置 ‘ 碼以-7G碼指示該位it數，即等值位元之同樣數，以不同值 的停止位元結束。 . wc用於有關聲訊、形象、視訊、多雜、電腦名稱、 3二mm*料㈣訊之寫碼。勤^象或視訊 圖巾田的巨奴之浯法元素，係以VLC編碼。 雖然VLC提供整數或符號之非常精巧表 更精巧之表示法。 齡％ φ 【發明内容】 以包括申請專利範圍第i項特點之方法，達成 碼之無損壓縮’其中各前置碼包括第一值之位元序列， 同的第二值之停止位元結束。 該方法包括步驟為’從前置碼形成第—接鄰位元 - 從尾置碼形成第二接鄰位元賴，藉除去第-接鄰位^岸列 值與第-接鄰位元序列内第二值頻率間差異L 之几贅’把第一接鄰位元序列無損壓縮。 位π*值係不均勻分配於前置碼内，而位元置在 之分配比較均勻。所以’若前置碼分開壓縮，可達成更佳壓 縮0 3 201012079 在一具體例中，此方法又包括步驟為，從尾置碼形成第 二接鄰位元序列，並把該第二接鄰位元序列，附於被壓縮之 第一位元序列。 在另一具體例中，無損壓縮步驟包括第一接鄰位元序列 之算術式寫碼。 第一接鄰位元序列之算術碼可包括在第一接鄰位元序列 内與第一值頻率和/或第二值頻率相關之資訊。 在另一具體例中，無損壓縮步驟包括基於適應性字典之 壓縮。

適應性字典為基礎的壓縮，可為Lempel-Ziv壓縮，或 Lemple-Ziv-Welch 壓縮。 在又一具體例中，壓縮之第一位元序列包括一或以上旗 誌位元，指示其和/或由其壓縮方法，可把第一接鄰位元序 列壓縮。 以包括申請專利範圍第7項特點之方法，可達成位元序 列之解壓縮，代表所壓縮前置尾置碼内編碼之整數或符號。 該解壓縮方法包括步驟為，把位元序列内包括之第一接 鄰副序列解壓縮，並把解壓縮之第一接鄰副序列，在停止位 元分成前置碼。 一在一具體例中，解壓縮方法又包括：使用前置碼，把位 元序列其餘部份内包括之第4鄰副序列，分成尾置碼。 在又一具體例内，解壓縮方法又包括，摘取與第一副序 = 值之相對鮮有關之資訊，其中第_序列是使用所 摘取資訊，以算術解碼加以解壓縮。 另—具體例中，第—接鄰副序列是利用 ίίί 觸龄法，例如_ Lempel-Ziv解 縮 $縮方法’或利用Lempel_Ziv_Welch解壓縮方法，進行解壓 4 201012079 解壓縮，因而將第一接鄰副序列解壓縮。 本=明又擬議一種儲存媒體或符號，帶有位元序列’代 表，，前置尾置碼内編碼的整數或符號，該整數或符號代表 與有關之資訊，其中該位元序列包括代表被壓縮前置碼 之第一接鄰副序列，以及代表尾置碼之分開的第二接鄰副序 列0 在儲存媒體或符號之具體例中，該被壓縮前置尾置碼係 按照本發明前置尾置碼之無損壓縮方法，或該方法具體例之 一 ’進行壓縮。

一由儲存媒體或訊號所帶位元序列，可包括與第一接鄰位 疋序列内第-值頻率和/或第二頻率值有關之資訊。 和/或，儲存媒體或訊號所帶位元序列，可包括一或以 亡，旗達'位兀，指示第一接鄰副序列是由該和/或何壓縮方 法加以壓縮。 ”儲存媒體可為碟式光學媒體，例如或藍 ί碟’或磁碟’例如硬碟或磁帶機’或任何其他種儲存媒 右刖置尾置碼係代表與影音資料相關資訊的整數之可變 咬本發明可充分有效建立。例如，整數可代表同型的 知法几素，該語法元素與形象或視訊圖幅之巨段關聯。 本發明具體例可就附圖詳細說明。 【實施方式】 本發明具體例參照附圖詳述如下。 是代表不聊號之可變整數位元。他版⑽寫竭 ί，而丨ΐ °對具有較大或^率的符號指定較少位 ^之最佳VLC法，但需要複雜過程以建^ Ϊ Ufihlan瑪更適合有限數符號或數值 ί夕情^下’是有限數的符號，即符號係整數。 所以，實務上，擬議-些較簡單的碼，例如 5 201012079

Golomb碼’有些特別的衍生碼，諸如G〇l〇mb-Rice碼、指數 型Golomb (Exp-Golomb)碼，以及混雜Golomb碼。一元碼 疋特殊的Golomb-Rice碼。表1表示不同種類Golomb碼之 實施例。 表1 : Golomb碼之衍生 η Unary Code Golomb -Rice Code Exp-Golomb Code Hybrid Golomb Code 0 1 10 1 1 1 01 11 010 , 01 2 001 010 Oil 0010 3 0001 Oil 00100 00110 4 00001 0010 00101 00111 5 000001 0011 00110 000100 6 0000001 00010 00111 000101 7 00000001 00011 0001000 000110 8 000000001 000010 0001001 0001110 9 0000000001 000011 0001010 0001111 10 00000000001 0000010 0001011 00001000

上述可變長度補單，細於寫碼訊號源，有統計學_ 或然率分配。例如，若魏„出現或然率，則_ ?,)最1Λ。同5，有或然率分配、〜 =㈣’對此以G〇l〇mb-Rice碼、Exp_G〇1〇mb碼或混身 golomb碼最佳。_’實務上，峨職非完全按陳何$ ίΐίίί:因此，在t碼内仍留有冗贅，在先前聲如 形象/β像寫碼計劃中，未考慮在YLC寫瑪工具内。 亦經==Ef:G〇1〇mb碼和Huffi刪碼（但非一元碼） =為=碼或刖置尾置碼。前置碼有前置性質：碼: VLC1，VLC2, VLC3並無_任—其他碼字^ 201012079 VLC3 之前置碼 PRFXl，PRFX2, PRFX3。典型上 ’ Golomb 可 以如下格式代表： oo...oixxxxx 前置碼：〇〇··.οι 尾置碼：χχχχχ • ("X”可為“Γ或“0”） - 意即：若干接續之“〇”和“Γ形成前置碼PRFX1，PRFX2, PRFX3，而後繼XXXXX形成尾置碼SFFX1，SFFX^ SFFX3。一般而言，在尾置碼 SFFX1，SFFX2, SFFX3 内的“〇，， 和“Γ之或然率’大約相同，即50%。因此，要進一步壓縮尾 置碼SFFX1，SFFX2, SFFX3的空間少。 然而，前置碼PRFX1，PRFX2, PRFX3在許多景況都不 同，或甚至相當差異。意即Huffinan碼並非最佳，不會達成 最佳位元率。 例如’在H.264/AVC標準中，不用根據順應性二元算術 寫瑪（CABAC)時，採用Exp-Golomb碼，把全部頭標資訊 編碼’而採用文脈為基礎的順應性可變長度寫碼 (CAVLC)，把轉換係數資訊編碼。頭標資訊包含有不同或 然率分配的語法元素種類。此等或然率分配可以不是正如所 預期的Exp-Golomb碼。所以，Exp-Golomb碼不會趨近 Shannon熵。表2顯示就三種不同語法元素而言，vlci， • VLC2,VLC3的前置碼内“0”和“1”之數目和或然率。 ’ 第2表··不同語法元素的VLC前置碼内0和1 之或然率分配

Syntax elem^it The number of 0 / probability The number of 1 / probability mb一qp一delta 15101 /0.31 33231/0.69 mb_sklp_run 27023 / 0.28 68221 10.72 ref_idx 63569/0.72 25209 / 0.28 使用CIF序列Foreman (300圖幅，30 fs) ’得策略性資 料。側描是基線’促效速率控制，把目標位元率設定於 300020 bps。編瑪器參數“numberReferenceFrames”設定於 2。 7 201012079 所以，i Golomb 語法元素ref_idx只有二附選值：〇和1 (此為Exp_ U〇1〇mb碼的特例’即在H.264/AVC標準内之戴斷Exp-Golomb碼）。從表2可見〇和1之或然率顯然對各語法元素 均不同。意即在前置碼内有冗贅。此現象之發生理由如下·· “在相鄰巨段内之量化參數QP大多一致，即 “mb一qp一delta=0”超過一半，故Exp_G〇1〇mb碼的前置内出現 更多“1”。 大β卩伤巨段不被越步，即“mb_skip_run=0”超過一半，故 Exp_Golomb碼的前置内出現更多“i’’。 參考圖幅大部份是剛好先前的圖幅，即“ref_idx=〇，，的或 ，，率超過一半，故截斷EXp_G〇i〇mb碼的前置内出現更多 “0” 〇 刖置碼内“0’，和“1”之不均勻分配，可利用供進一步壓 縮。 一所以，由於例如某些語法元素的可變長度碼的前置内， 二元符號之不均勻分配，擬議除去冗贅。 如此造成可變長度寫碼的壓縮效能改進。 本發明擬議在傳統可變長度寫碼後，把許多碼 :CL1: VLC2, VLC3 的前置碼 PRFX1，PRFX2,哪幻一同組 群’並使用算術寫碼、Lempel_Ziv為基礎的寫碼方法、 empel_Ziv_Welch為基礎的寫碼方法，或任何其益

，指示對 方法，進-步除去由於二讀號的不均勻分配，在許f 3 碼 VLC1，VLC2, VLC3 的前置碼 PRFX1，PRFX2 pRpx3 内之

LemDel-Ziv Π 7Λ ^ he ^

201012079 3同ίϊίΐ·解碼器，因為字典可在解碼之際，和編碼之 =的门樣方核造。其他壓縮方㈣將字典插人位元連流

列。^2=通常彻表，參照表上條目，取代重複之資料串 路:，矣士 f,LZ方法而言，此表係從輸入的較早資料動態 拟金肉表ί身往往按Huffinan編碼。LZ壓縮之例呈現在GIF 彡冢’匕括按照Lempel-Ziv-Welch (LZW)壓縮之資料， ，在Φ格式壓縮中，使用Lempd-Ziv-Renau (LZR)壓縮方 法0

f第1圖所示第一具體例中，使用二元字 進t碼，㈣，™之壓縮績效Ϊ 具體例之步驟包括：

⑴使用傳統VLC ’把各種語法元素，例如H264/AVC 編碼。 (2)把某些VLC碼VLC1，VLC2, VLC3的前置碼 PRFX1，PRFX2, PRFX3組群在一起，例如把一切片内 mb一qp_delta 之全部前置碼 PRFX1，pRFX2, ρκρχ3 組成一 群，而一切片内mb一skip_run的全部前置碼PRFX1，pRFX2, fRFX3組成一群。其他語法元素，諸如refJdx或係’數相關的’ 語法元素’亦依此同樣處理。 ⑶各組FBS内前置碼PRFXi，PRFX2, pRFX3之算術 寫碼，以除去和不均勻分配引起的冗贅。得壓縮碼A_c。算 術寫碼較Huffman寫碼的優點是，即使對二元字母，也不需 進一步編段（或組群> 通常，二元串列的算術寫碼幾乎可達 其Shannon熵率。 (4)若不用順應性二元演算寫碼，於壓縮位元連流A_c 增加與“〇”或“1”或然率相關的資訊，有其益處。算術解碼器 需用“0”和“Γ之符號或然率，與準確解碼之編碼器内所用一 致。若使用從缺值符號或然率，則達成之位元率會偏離最佳 者，故保留次佳。因此，宜用各語法元素於實際符號或然率 9 201012079 於編碼，並賴用魏或鱗連_縮資料，送至 對上述實施例内所用或然率準確度〇〇1而言，

(=128) 6夠表示。此常務相較於算術寫狀 以略而不計。 UWU J 使=順應性二元演算寫瑪，或辭是在寫碼過程之際 3式計算，且無符號或鱗相關之侧資訊，需從編碼器發 送到解碼器。

舉例而言’由於傳統VLC碼vlC1，vlC2，VLC3的前置 瑪PRFX1，PRFX2, PRFX3之進-步算術寫碼，表2語法元素 之位元減少，就mb_qp_delta而言，約： 0.31xl〇g2 0.31 、 ί + 0.69 x log (15101+ 33231)« 5163 位元’相當於位元率減少約1〇.7%，而就地_柳_賊而言： 0.28 X log2 0.28 + 0.72 X log2 ^0.72, (27023+ 68221) «13767 位元’相當於位元率減少約14.5%，而就ref版而言：

0.28 X log」 0.28 + 0.72 x log2 0.72 x (25209+ 63569) «12833 位元，相當於位元率減少約14.5%。 (5)視需要’該具體例内可包括輸入一或以上旗諸位 元’其中該旗諸位元又指示前置碼被該和/或何壓縮方法所 壓縮。 由尾置碼SFFX1，SFFX2, SFFX3形成之位元序列SBS， 可附於壓縮碼A_C。 在第2圖所示第二具體例中，使用LZ、LZR或LZW壓 縮’來進一步壓縮前置碼。該另一具體例之步驟包括：

(1) 使用傳統VLC，把各種語法元素，例如H.264/AVC 編碼。 (2) 把許多某一 VLC碼VLC1，VLC2, VLC3之前置碼 201012079 :X1，贿3 一起組群，例如把一切 mb_qp_ddta 之全部前置碼 PRFX1，pRpX2, pRpx3 組群在一 起’而-切片内的mb_SkiP_run之全部前置碼pRpxi，卿兑 在起^此等refjdx的其他語法元素，或與係數’ 相關的S吾法兀素’亦可以類似方式處理。 (3)使用Lempel_Ziv為基礎之方法（例如zip壓縮）或 Lempd-Ziv-Welch為基礎之方法’供組群之前置碼 FBS 進一 步壓縮。結果為另一壓縮碼LZ-C。

> 視需要情形，該另-具體烟可包括插人一或以上 旗誌位70，其中該旗誌位元指示前置碼由該和/或何壓縮方 法進一步壓縮。 由尾置碼SFFX1，SFFX2, SFFX3形成之位元序列SBS， 附於另一壓縮碼LZ-C。 —擬議可變長度寫碼方法，把前置碼或許多VLC寫碼的碼 字組群在一起，再使用第二熵寫碼方法除去因二元符號不均 勻分配引起之冗贅。 所擬議可變長度寫碼方法，可用位元連流内之一或以上 位70，指示係使用新的前置碼壓縮之熵寫碼方法，或是傳統 的熵寫碼方法。 使用算術寫碼或Lempel-Zip為基礎之寫碼，來壓縮許多 可變長度寫碼的碼字之前置碼，可用於任何資料壓縮情況， 包含聲訊、形象、影訊、3D網資料、文脈、檔案等等。 【圖式簡單說明】 第1圖表示前置尾置碼無損壓縮之第一具體例； 第2圖表示前置尾置碼無損壓縮之第二具體例。 【主要元件符號說明】 FBS 第一接鄰位元序列 SBS 位元序列 VLC 前置尾置碼 A-C 壓縮碼 PRFX 前置碼 SFFX 尾置碼 LZ-C 壓縮碼 11

Claims (1)

1. 201012079 七、申請專利範圍： 1.一種前置尾置碼（VCLl，VCL2, VCL3)之無損壓縮方 法，各前置碼（PRFX1，PRFX2, PRFX3)係一元碼，代表相對 應尾置碼内包括的許多位元，此方法包括步驟為： -把前置碼（PRFX1，PRFX2, PRFX3)組群成第一接鄰 位元序列（FBS); —把尾置碼組群成第二接鄰位元序列；和 —從該第一接鄰位元序列除去冗贅，即把第一接鄰位元 序列（FBS)壓縮者。

   2.如申請專利範圍第1項之方法，其中： —無損壓縮步驟包括第一接鄰位元序列之算術寫碼者。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中第一接鄰位元序列 (FBS)之算術碼’包括與第一接鄰位元序列（FBS)内第一 值頻率和/或第二值頻率相關之資訊者。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中： —無損壓縮步驟包括基於順應性字典般的Lempel_ziv壓 縮或Lempel-Ziv-Weldi壓縮之壓縮者。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中被壓縮之第一位元 ^列（A-C，LZ-C)包括一或以上旗諸位元，指示第一接鄰位 元序列（FBS)被該和/或何壓縮方法所壓縮者。 6. —種位元序列之解壓縮方法，該位元序列代表在前置尾置 碼内所編碼之整數或符號，其中對各該前置尾置碼而言，前置 碼代表相對應尾置碼内包括之許多位元，此方法包括步驟為： —把位元序列内包括之第一接鄰副序列（A_C，LZ_C) 解壓縮’其中被解壓縮的第一接鄰副序列（FBS)包 括同樣第一值的位元序列，以不同的第二值之停止位 元終止； —把被解壓縮的第一接鄰副序列（FBS)在該停止位元 處，劃分成前置碼（PRFX1，PRFX2, PRFX3)，各前 置碼（PRFX1，PRFX2, PRFX3)係該同樣第一值以停 12 201012079 止位元終止的位元序列之一；和 —使用前置碼（PRFXl，PRFX2, PRFX3)，把其餘位元 序列内包括之第二接鄰副序列（SBS)，劃分成尾置竭 (SFFX1, SFFX2, SFFX3 )者。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，又包括： —在第一副序列（FBS)内摘取與位元值的相對頻率有 關之資訊，其中 —第一副序列（FBS)係使用所摘取資訊，以算術解碼 加以解壓縮者。

   8. 如申請專利範圍第6或7項之方法，其中： —第一接鄰副序列（FBS)係利用順應性字典為基礎的 解壓縮方法加以解壓縮’例如利用Lempel-Ziv解壓縮 方法，或利用Lempel-Ziv-Welch解壓縮方法者。 9·如申請專利範圍第6、7或8項之方法，又包括： —評估一或以上旗誌，指示第一接鄰副序列（FBS)已 被該和/或何解壓縮方法解壓縮；和 —因而把第一接鄰副序列（FBS)解壓縮者。 10.—種帶有代表所壓縮前置尾置碼内編碼整數或訊號的 次兀*序列之儲存媒體或符號，該整數或符號代表與影音有關之 貝訊，其中該位元序列包括代表被壓縮前置碼之第一接鄰副序 列和代表尾置碼之分開的第二接鄰副序列者。 厭始申請專利範圍第10項之儲存媒體或符號，其中該被 壓縮之别置尾置碼係按照如申請專利範圍第丨_5項之一加以壓 七12.如中請專利範圍第1項之方法’或如巾請專利範圍第10 儲存雜或減’其愤置尾置碼賊核影音資料 有關資訊的整數之可變長度碼（VCL1，VCL2，VCL3)者。 中签請專利範圍第12項之方法、儲存媒體或訊號，其 型之語法元素’該語法元素係與形象或影像圖幅 13