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四、熵编码算法

四、熵编码算法

作者: 一亩三分甜 | 来源:发表于2024-02-18 14:56 被阅读0次

    H264H265视频编解码算法文章汇总

    1. H.264中的熵编码基本方法
    • 熵编码具有消除数据之间统计冗余的功能,在编码端作为最后一道工序,将语法元素写入输出码流

    • 熵解码作为解码过程的第一步,将码流解析出语法元素供后续步骤重建图像使用

    • H.264针对不同的语法元素定义了不同的熵编码方法

    H.264中的语法元素描述符

    image.png
    1. 指数哥伦布编码
    • 指数哥伦布编码同哈夫曼编码一样,都属于变长编码的一种;

    • 二者的显著区别:

      • 信源相关性:哈夫曼编码依赖于信源的概率分布;指数哥伦布编码与信源无关;

      • 额外信息:哈夫曼编码的数据必须额外携带与该信源匹配的码表;指数哥伦布编码无需携带任何额外信息;

    指数哥伦布编码的分类

    • H.264中定义的指数哥伦布编码共分四类:
    分类 名称
    ue(v) 无符号指数哥伦布编码
    se(v) 有符号指数哥伦布编码
    te(v) 截断指数哥伦布编码
    me(v) 映射指数哥伦布编码
    • 其中ue(v)是其他变型算法的基础,其他算法的结果由ue(v)的结果进一步处理得到

    0阶无符号指数哥伦布编码

    • ue(v)的码字分为三部分:[prefix] + 1 + [surfix]

    • 其中,[prefix]部分为连续n个0,[surfix]部分为表示实际数值的信息位,其长度与[prefix]一致;

    • [prefix]和[surfix]的长度由码元取值确定;

    ue(v)编码方法

    image.png image.png

    左右两边的位数相等

    se(v)编码方法

    • 有符号指数哥伦布编码通过无符号指数哥伦布编码换算得到,换算个关系为:se = (-1)k+1 ×Ceil(k/2)

    • se和ue的相互关系可表示为下表:

    CodeNum Syntax Element Value
    0 0
    1 1
    2 -1
    3 2
    4 -2
    5 3
    6 -3
    7 4
    8 -4
    ... ...
    k (-1)k+1 ×Ceil(k/2)

    te(v)和me(v)

    • te(v):截断指数哥伦布编码。解码时首先判断语法元素的取值范围[0, x], x≥1 :

      • 若x>1,解析方法同ue(v)相同;

      • 若x=1,语法元素值等同于下一位bit值的取反。

    • me(v):映射指数哥伦布编码,适用于预测模式为Intra_4x4, Intra_8x8或Inter的宏块的coded_block_pattern

      • 无指定的换算公式,通常由查表的方式进行
    image.png

    3 .指数哥伦布编码与哈夫曼编码的比较

    1. 哈夫曼编码依赖于信源的概率分布特性,不同信源的哈夫曼编码码表不同;指数哥伦布编码对所有信源统一;

    2. 哈夫曼编码在解码前必须额外获得一份当前信源的码表;指数哥伦布编码不需要任何额外信息;

    3. 指数哥伦布编码的压缩率通常较低,甚至毫无压缩效果;而在不考虑码表的情况下,哈夫曼编码压缩效率更高

    通过代码实现指数哥伦布编码ue

    0xA6,0x42,0x98,0xE2,0x04,0x8A 编码为0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    image.png

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