一种解码方法及解码系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种解码方法，至少包括：1）初始化全概率区间以及最后区间的低值；2）从概率模型中得到大概率符号、小概率符号以及大概率符号的概率值，用全概率区间的对数值和大概率符号的概率值的对数值得到大概率区间的对数值；3）比较最后区间的低值的对数值与大概率区间的对数值的大小：若大于等于，则输出小概率符号，并以小概率区间更新全概率区间、计算最后区间的低值；否则，输出大概率符号，并以大概率区间更新全概率区间；本发明去掉了rS1,valueS这两个变量，判决中不再使用这两个变量，从而大大的简化了判决的电路，降低了单次解码的时间，提高了单次解码速度，在硬件上可以提高解码电路的时钟频率；一次解码后需要读进来的码流数小于或者等于9；由于存储系统的总线宽度至少是32位，因此实现了单周期解码，提高了解码器解码效率。
【专利说明】—种解码方法及解码系统【技术领域】
[0001]本发明涉及一种解码方法及解码系统，尤其是一种应用于AVS高级熵解码标准的解码方法及解码系统。
【背景技术】
[0002]在视频信源熵编码领域为了达到更高的压缩率，目前多采用比传统可变长编码更高的效率的算术编码。所述的算术编码是图像压缩的主要算法之一，是一种熵编码的方法。和其他熵编码的方法不同的地方在于:其他的熵编码方法通常是把输入的消息分割为符号，然后对每个符号进行编码；而算术编码是直接把整个输入的消息编码为一个数，一个大于或者等于O并且小于I的小数。
[0003]例如对一个简单的信号源进行概率统计，得到的结果为，出现O的概率为40%，出现I的概率为60%，如果要对信号“010”进行算术编码，其编码过程为:
[0004]首先，定义初始区间为O到1，按照概率模型将区间分为O到0.6和0.6到1，信号源的第一个符号为“0” ，根据概率模型“O”出现的概率为40%，因此应该落在0.6到I这个区间，因此第一符号编码完成后，区间更新为0.6到I ;然后，再把这个区间按照概率模型进行划分，划分为0.6到0.84和0.84到I两个区间，因为第二符号为“I”出现的概率为60%，因此应该落在0.6到0.84这个区间，第二个符号编码完成后，区间更新为0.6到0.84。
[0005]以此类推，将区间0.6到0.84按照概率模型划分成0.6到0.744和0.744到0.84这两个区间，因为第三个符号为“0”，出现的概率为40%，因此应该落在0.744到0.84这个区间，因此这个信号源编码完成后区间更新为0.744到0.84，算术编码的编码器输出的结果为这个区间的底值0.744。
[0006]当然，算术编码的解码器与算术编码的编码器采用相同的概率模型，进行相同的区间划分，然后将划分好的区间与编码器的输出进行比较，从而解码出信号源的所有符号。
[0007]依照上述理论，对上例中的解码过程为:
[0008]首先，依然定义初始区间为O到1，按照概率模型将区间分为O到0.6和0.6到1，发现编码结果0.744落在0.6到I这个区间，因此区间更新为0.6到1，按照概率模型，第一符号为“0”，区间更新为0.6到I。
[0009]然后再把这个区间按照概率模型进行划分，划分为0.6到0.84和0.84到I两个区间，发现编码结果0.744落在0.6到0.84这个区间，因此区间更新为0.6到0.84，按照概率模型，第二个符号为“1”，区间更新为0.6到0.84。
[0010]以此类推，将区间0.6到0.84按照概率模型划分成0.6到0.744和0.744到0.84这两个区间，发现编码结果落在0.744到0.84，(因为编码结果定义的是最后区间的低值，因此不是0.6到0.744这个区间)，因此区间更新为0.744到0.84，按照概率模型，第三个符号为“0”，区间更新为0.744到0.84。至此，解码结束。
[0011]从上述的算术编码的编码例子中可以发现，每一次算术编码的解码过程中需要用到这样几个变量，编码前的区间-全概率区间rangl，如O到1、概率模型中的大概率符号的概率值Pmps，如0.6、进行区间划分后的大概率区间rang2，如O到0.6、小概率区间rangl-rang2,如0.6到I。编码器送来的编码结果即最后区间低值value,如0.744。需要判断编码结果value是落在大概率区间rangl还是小概率区间rangl_rang2来输出最终的信号符号值。具体在进行区间划分时，采用以下公式来实现:rang2=rangl*Pmps (公式I)
[0012]国标AVS高级熵编码的方法为了简化上述表达式中的乘法运算，采用的两边取对数的方法将上述表达式中的乘法转换为加法，即采用以下表达式，当然此运算也可以查表得到。
[0013]I ο g2r ang2=I og2rangl+lo g2Pmp s (公式 2)
[0014]由对数函数的特性可知，rangl和rang2的值域为O到I, log2rangl, log2rang2的值域为负无穷大到O, Pmps的值域为0.5到I, 1g2Pmps的值域为_1到O。
[0015]国标AVS将这几个值用以下几个表达式进行了定点化处理:
【权利要求】
1.一种解码方法，其特征在于，至少包括: 1)初始化全概率区间以及最后区间的低值； 2)从概率模型中得到大概率符号、小概率符号以及大概率符号的概率值，用全概率区间的对数值和大概率符号的概率值的对数值得到大概率区间的对数值； 3)比较最后区间的低值的对数值与大概率区间的对数值的大小:若大于等于,则输出小概率符号，并以小概率区间更新全概率区间、计算最后区间的低值；否则，输出大概率符号，并以大概率区间更新全概率区间； 4)符号解码结束。
2.根据权利要求1所述的解码方法，其特征在于，还包括步骤5)判断当前符号是否是终止符号，若是，则解码结束，否则，重复步骤2)-4)。
3.根据权利要求1所述的解码方法，其特征在于，所述步骤I)中最后区间的低值是从码流中读取9比特数，作为最后区间的低值。
4.根据权利要求1所述的解码方法，其特征在于，所述比较最后区间的低值的对数值与大概率区间的对数值的大小，则首先判断最后区间的低值的从零开始计数的第八位是否为1: A，若为1，则将最后区间的低值转换为对数值，比较大概率区间的对数值与最后区间的低值的对数值的大小； B，若不为1:则根据大概率区间的对数值做进一步的判断。
5.根据权利要求4所述的解码方法，其特征在于，所述步骤B中，当大概率区间的对数值的小数部分大于等于O，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；否则，判断最后区间低值的从零开始计数的第七位是否为1，若不为1，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；若为1，则将最后区间低值向第八位的方向移动一位后从码流中补足，重复进行步骤A的操作。
6.根据权利要求4所述的解码方法，其特征在于，所述步骤A中的最后区间的低值对数值小于大概率区间的对数值，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；若大于等于，则输出小概率符号，并将全概率区间、最后区间的低值和大概率区间转换到原数域: A，将转换后全概率区间与大概率区间进行相减运算得到小概率区间，并将小概率区间转换至对数域，则将当前的小概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间； B，将转换后最后区间的低值与大概率区间进行相减运算得到下一次解码所需的最后区间的低值。
7.一种解码系统，其特征在于，至少包括: 码流读取模块:初始化全概率区间以及最后区间的低值； 区间计算模块:从概率模型中得到大概率符号、小概率符号以及大概率符号的概率值，用全概率区间的对数值和大概率符号的概率值的对数值得到大概率区间的对数值； 判决模块:比较最后区间的低值的对数值与大概率区间的对数值的大小:若大于等于，贝1J输出小概率符号；否则，输出大概率符号； 区间更新模块:根据上述判决结果更新全概率区间以及最后区间的低值。
8.根据权利要求7所述解码系统，其特征在于，还包括终止模块，其判断当前符号是否是终止符号，若是，则解码结束，否则，重复操作；还包括存储模块，存储概率模型以及更新后的全概率区间以及最后区间的低值。
9.根据权利要求7所述的解码系统，其特征在于，所述解码初始时刻最后区间的低值是从码流中读取9比特数，作为最后区间的低值。
10.根据权利要求7所述的解码系统，其特征在于，所述比较最后区间的低值的对数值与大概率区间的对数值的大小，则首先判断最后区间的低值的从零开始计数的第八位是否为1: A，若为1，则将最后区间的低值转换为对数值，比较大概率区间的对数值与最后区间的低值的对数值的大小； B，若不为1:则根据大概率区间的对数值做进一步的判断。
11.根据权利要求10所述的解码系统，其特征在于，所述步骤B中，当大概率区间的对数值的小数部分大于等于0，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；否则，判断最后区间的低值的从零开始计数的第七位是否为1，若不为1，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；若为1，则将最后区间的地址向第八位的方向移动一位后从码流中补足，重复进行步骤A的操作。
12.根据权利要求10所述的解码系统，其特征在于，所述步骤A中的最后区间的低值对数值小于大概率区间的对数值，则将当前的大概率区间的对数值作为下次解码的全概率区间并输出大概率符号；若大于等于，则输出小概率符号，并将全概率区间、最后区间的低值和大概率区间转换到原数域: A，将转换后全概率区间与大概率区间进行相减运算得到小概率区间，并将小概率区间转换至对数域，则将当前的小概率区间的 对数值作为下次解码的全概率区间； B，将转换后最后区间的低值与大概率区间进行相减运算得到下一次解码所需的最后区间的低值。
【文档编号】H04N7/26GK103428502SQ201310405341
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年9月8日 优先权日:2013年9月8日
【发明者】刘坤, 江显舟, 王白羽, 闫磊, 柴亮, 王旭升, 杨勇, 王峰, 管云峰, 孙军, 戴杨 申请人:上海高清数字科技产业有限公司