[发明专利]平行处理至少两个二进制值的方法与相应算术编码系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种统计数据压缩，更具体地，是有关于一种二 进制算术编码。

背景技术

在一个系统中，要被传输的数据根据一个特定格式(format)进行数 据压缩(data compression)以减少需要被传输的数据数量。在后续操作 中，一个译码器应用同样的格式对编码的数据进行译码以将数据转换 回初始状态(original state)。现存在许多数据压缩的实例，虽然现在仍 不断对现有技术进行发展和改进。

算术编码是一种数据压缩形式，其利用并处理多个符号(symbol)， 然后把得到的码写入一个文件。算术编码通过为每一符号指定(assign) 一个范围间隔(interval of a range)，利用概率估计(probability  estimation)来编码符号，其中的范围间隔是从0至1。在概率估计中， 一个具有较大出现概率(probability of appearing)的符号被指定范围的 较大部分，而一个具有较小出现概率的符号被指定范围的较小部分。 此种概率估计会详细在下文中描述。

举例来说，当编码二进制串(bin string)”010”时，符号”1”的概率是 0.4，而符号”0”的概率是0.6。因此，在此实例中，”0”是最有可能符号 (Most Probable Symbol，MPS)，而”1”是最不可能符号(Least Probable  Symbol，LPS)。开始，范围是200，且范围的下界(low value)是0。当 第一个符号”0”被编码时，因为”0”的概率是0.6，范围即为200的0.6， 即120。因为MPS占据了范围的较低部分(lower part)，下界仍保持为 0。对于下一个符号，”1”的概率是0.4，所以其范围为120的0.4，即 48。因为LPS占据了范围的较高部分，新的下界值是72。最后，对于 符号”0”，新的范围变成48的0.6，即28.8，而下界保持不变。

二进制算术编码是一种算术编码形式，其在处理之前将所有符号 都转换成二进制形式的算术编码。二进制算术编码处理有四个阶段 (stage)。第一个阶段是二进制化(binarization)阶段，其中每一符号都被 转换为二进制值(binary value，下文简称为二进制值)，从而形成二进 制串。第二阶段依据先前编码的二进制值选择上下文模型(context  model)，即概率模型(probability model)。第三个阶段，每一二进制值 依据目前上下文模型被编码。第四个阶段，上述上下文模型根据上述 已编码的二进制值更新。在二进制算术编码中，范围值是一个9比特 长的值，其中，第9比特是最高有效位(Most Significant Bit，MSB)， 并显示上述范围是否落在256以下。

上下文适应性二进制算术编码(Context Adaptive Binary  Arithmetic Coding，CABAC)是一种常用算术编码形式，其在每一二进 制值编码后就根据先前编码的二进制值更新概率。CABAC应用LPS 查询表(Look Up Tables，LUT)，LPS查询表包含有多个可能的范围值 (possible range values)。目前上下文模型(current context model)以及目 前范围的比特7及比特8被输入到LPS的LUT中，然后根据上述信息 输出预估范围值(predicted range value)。

请参考图1，图1是二进制值编码引擎100的方框图。二进制值 编码引擎100包含LPS编码表(coding table)120，减法器130，加法器 140。开始，先前范围与上下文模型被输入至LPS编码表120，LPS编 码表120根据上述信息输出第一LPS范围。二进制值编码引擎100利 用减法器130从先前范围中减去第一LPS范围来确定第一MPS范围。 另外，先前范围的先前下界被输入至二进制值编码引擎100。若目前 二进制值是MPS，下界值会保持不变(请参考前述段落的示例)，因此 上述值可被直接输出。但是，如目前二进制值是LPS，上述下界值必 须要加到从减法器130输出的第一MPS范围上。上述操作由加法器 140执行。

从上述可以看出，每一二进制值的操作都很复杂。在现有技术中， 因为每一二进制值要顺序(sequentially)编码，因此产出量(throughput) 是有限的。