編碼器、解碼器和編碼解碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及編碼器，例如可采用直接ODelta算子的編碼器。此外，本發(fā)明涉及編 碼數(shù)據(jù)的方法，例如采用直接ODelta算子的數(shù)據(jù)編碼方法。此外，本發(fā)明還涉及用于對編 碼數(shù)據(jù)進行解碼的解碼器，例如采用逆ODelta算子的解碼器。此外，本發(fā)明涉及編碼數(shù)據(jù) 的解碼方法，例如采用逆ODelta算子對編碼數(shù)據(jù)進行解碼的方法。更進一步地，本發(fā)明涉 及記錄在非瞬時機器可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的軟件產(chǎn)品，其中，軟件產(chǎn)品可在計算機硬件 上執(zhí)行來實現(xiàn)上述方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 克勞德?香農(nóng)（ClaudeE.Shannon)提出了一種數(shù)學(xué)理論，它為現(xiàn)代通信系統(tǒng)提供 了基礎(chǔ)。此外，在上述數(shù)學(xué)理論知識上，產(chǎn)生了各種現(xiàn)代編碼方法。表1提供了一個概述當(dāng) 代技術(shù)知識的信息來源的列表。
[0003] 表1:已知技術(shù)
[0004]

[0006] 在歐洲專利EP1376974B1( "數(shù)據(jù)包報頭壓縮方法和裝置"，申請人是Alcatel Lucent(FR))，描述了一種傳輸數(shù)據(jù)包的方法，其中數(shù)據(jù)包由包含壓縮值的字段（CF)組成。 所述壓縮值表示在兩個連續(xù)數(shù)據(jù)包之間不斷變化的值，并且包括一個預(yù)定義的間隔（以下 簡稱"解釋區(qū)間（interpretationinterval)"）。方法包括以下步驟：
[0007] (i)如果要壓縮的值與預(yù)定義的回繞（wraparound)邊界之間的距離低于預(yù)設(shè)閾 值，給所述壓縮值追加一個附加位，所述附加位明確地表示該值被壓縮到回繞邊界的相對 位置；
[0008] (ii)在一個接收器中，根據(jù)所有接收到的壓縮值的比特位計算第一解釋區(qū)間；
[0009] (iii)如果第一解釋區(qū)間的不止一個值與接收到的壓縮值相匹配，用信號指示回 繞（wraparound)；
[0010] (iv)在用信號指示回繞的時候，根據(jù)壓縮值的除所述附加位之外的所有接收到的 比特位計算第二解釋區(qū)間；
[0011] (v)使用附加位，在第二解釋區(qū)間消除解壓縮值的歧義。
[0012] 香農(nóng)熵（Shanonentropy)的定義是由表1中所列的P7和P8文件提供的。有許 多不同的壓縮方法，可以用于壓縮給定數(shù)據(jù)的熵，這些方法有時被用于修改熵，例如，為了 獲得給定數(shù)據(jù)的更大的無損壓縮率之目的；這種修改熵的方法包括，例如，在表1中P2文件 描述的行程長度編碼（RLE)，表1中P1文件描述的可變長度編碼（Variable-lengthcode， VLC)，表1中P3文件描述的哈夫曼編碼（Huffmancoding)，表1中P6文件中描述的德爾塔 編碼（Deltaencoding)，和表1中P4文件描述的算術(shù)編碼（Arithmeticcoding)，也稱為 距離編碼（rangecoding)。這些方法有利于壓縮代表字母、數(shù)字、字節(jié)和字的數(shù)據(jù)。然而， 這些方法并不適用于壓縮比特級的給定數(shù)據(jù)，并且由于這個原因這些方法不能很好的壓縮 那些容易一位一位地變化的給定數(shù)據(jù)。
[0013] 德爾塔編碼，例如表1中P6文件所述，可以從正數(shù)的原始數(shù)據(jù)值中生成增量值，這 些增量值可以是正數(shù)或者負數(shù)。此外，有一些德爾塔編碼的實現(xiàn)是基于所采用的數(shù)據(jù)元素 的尺寸而用于8位、16位或32位回繞。然而，目前缺乏針對8位、16位、32位以外環(huán)境而 優(yōu)化的德爾塔編碼器。特別是，當(dāng)編碼原始比特值時，也即"0"和" 1"，現(xiàn)有德爾塔編碼器 是尤其低效的，例如逐位（一位一位地，bit-by-bit)編碼，它典型地形成三個不同的值，即 "_1"、"0"和 "1"。
[0014] 所有類型的數(shù)據(jù)都會占用存儲空間，當(dāng)數(shù)據(jù)從一個位置移到另一個位置時，需要 通信系統(tǒng)的傳輸容量。隨著數(shù)據(jù)量的增加，例如三維視頻內(nèi)容等多媒體的發(fā)展，相應(yīng)的需要 更多的存儲空間和傳輸容量來處理數(shù)據(jù)，并且隨著數(shù)據(jù)量的增加還需要更多的能源。在全 球范圍內(nèi)，被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量正在隨著時間不斷增加；例如，因特網(wǎng)包含大量的數(shù)據(jù)，其中一 些存儲于多個副本。此外，有些方法可同時用于壓縮與數(shù)據(jù)相關(guān)的熵E，例如用在減少數(shù)據(jù) 的大小的時候。此外，也有一些用于修正熵的方法，例如德爾塔編碼和行程長度編碼，但是， 仍然需要改進的方法，來提供比當(dāng)前方法更大的數(shù)據(jù)壓縮。
[0015] 還有需要對已知的德爾塔編碼方法進行優(yōu)化的使用，來實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)更快、更 有效的編碼，例如逐位編碼，例如，在原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)元素中的所有值沒有被使用，和/或， 與德爾塔編碼方法相結(jié)合使用的之前或之后的編碼方法需要比初始動態(tài)用于待編碼的數(shù) 據(jù)的比特位更高的比特位格式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明旨在于提供一種德爾塔編碼器的改進形式，即一種"直接ODelta編碼器"， 當(dāng)對個別比特進行編碼，即，以一位一位的方式進行編碼，以及對其它數(shù)據(jù)值進行時，這種 編碼器是更有效的。
[0017] 此外，本發(fā)明旨在于提供一種德爾塔編碼數(shù)據(jù)的改進方法，即一種直接ODelta編 碼數(shù)據(jù)的方法。
[0018] 此外，本發(fā)明旨在于提供一種用于解碼已編碼數(shù)據(jù)的改進的解碼器，例如ODelta 已編碼數(shù)據(jù)，即一種逆ODelta解碼器。
[0019] 進一步地，本發(fā)明旨在于提供一種解碼已編碼數(shù)據(jù)的改進的方法，例如ODelta已 編碼數(shù)據(jù)，即一種逆ODelta解碼數(shù)據(jù)的方法。
[0020] 根據(jù)第一個方面，提供了一種如權(quán)利要求1所述的編碼器：一種編碼器（10)，用于 編碼輸入數(shù)據(jù)（D1)以生成相應(yīng)的已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)，所述輸入數(shù)據(jù)（D1)包括多個 數(shù)字值的序列，其特征在于，所述編碼器（10)包括數(shù)據(jù)處理裝置，用于對輸入數(shù)據(jù)（D1)進 行差分和/或總和形式的編碼的，以生成一個或多個相應(yīng)的已編碼序列，其中，所述一個或 多個相應(yīng)的已編碼序列受到一個圍繞最大值的回繞和/或一個圍繞最小值的回繞處理，生 成已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)。
[0021] 優(yōu)選地，所述回繞（wraparound)用于避免在實施所述編碼器時產(chǎn)生負偏差或太 大的值。所述術(shù)語"數(shù)值"（numericalvalue)被解釋為包括個別比特位（二進制），和比 特組（比二進制更高的階）。
[0022] 本發(fā)明的有益效果在于，差分和/或總和編碼的結(jié)合，和所述回繞提供所述輸入 數(shù)據(jù)（D1)的有用的熵修正以生成所述已編碼數(shù)據(jù)（D2)，能夠在一個給定的熵編碼器內(nèi)從 已編碼數(shù)據(jù)（2)生成已編碼數(shù)據(jù)（D3)時增強數(shù)據(jù)壓縮。
[0023] 可選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置用于分析所述輸入數(shù)據(jù)（D1)和/或一個或多個相應(yīng)的 已編碼序列來計算一個或多個偏移值、最小值和/或最大值，用于所述一個或多個相應(yīng)的 已編碼序列，以生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)。進一步可選地，所述一個或多個偏移 值有一個值。
[0024] 可選地，所述編碼器（10)用于處理包括一個或多個Ι-bit值的所述多個值，所述 編碼器（10)用于以一位一位方式編碼所述輸入數(shù)據(jù)（D1)。
[0025] 可選地，所述一個或多個相應(yīng)的已編碼序列代表在所述輸入數(shù)據(jù)（D1)的連續(xù)的 值中的變化。
[0026] 可選地，所述編碼器用于使用一個回繞值（wrapValue)，其中所述回繞值是最大值 (highValue)-最小值（lowValue)+l。當(dāng)生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)時，這樣的 回繞值被優(yōu)選地使用，以避免產(chǎn)生比所述最小值（lowValue)更小的值、負值、或比最大值 (highValue)更大的值。
[0027] 可選地，所述編碼器（10)用于將所述輸入數(shù)據(jù)（D1)細分為多個部分，所述多個部 分被單獨編碼。進一步可選地，所述編碼器（10)用于僅當(dāng)數(shù)據(jù)壓縮在所述已編碼輸出數(shù)據(jù) (D2或D3)中是可實現(xiàn)的時，對所述數(shù)據(jù)的部分有選擇地進行編碼。
[0028] 可選地，所述編碼器（10)用于為一系列預(yù)測值使用默認第一個預(yù)測值，所述預(yù)測 值用于生成所述輸出已編碼數(shù)據(jù)（D2或D3)，其中所述已編碼數(shù)據(jù)通過使用輸入值、預(yù)測值 和編碼算子而生成。進一步可選地，所述默認第一個預(yù)測值為"〇"。進一步可選地，所述第一 個預(yù)測值由以下至少一種值的計算得到：最小值（lowValue)、最大值（highValue)、（最 大值（highValue) + 最小值（lowValue)+1)/2〇
[0029] 可選地，所述編碼器（10)應(yīng)用附加的編碼，以生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2)，其 中所述附加的編碼包括以下中的至少一個：行程長度編碼（RLE)、SRLE，熵修正（ΕΜ)、可變 長度編碼（VLC)、哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、距離編碼。
[0030] 可選地，所述編碼器（10)用于根據(jù)其中互相類似的比特的行程長度將所述輸入 數(shù)據(jù)（D1)細分為多個部分，所述的類似的比特的行程長度在使用行程長度編碼（RLE)、 SRLE、熵修正（EM)、哈夫曼編碼、可變長度編碼（VLC)、距離編碼和/或算術(shù)編碼進行編碼時 是有效率的。
[0031] 可選地，所述處理裝置通過使用計算機硬件實現(xiàn)，所述計算機硬件用于執(zhí)行一個 或多個記錄于非瞬時機器可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的軟件產(chǎn)品。
[0032] 根據(jù)第二個方面，提供了一種使用編碼器（10)編碼輸入數(shù)據(jù)（D1)以生成相應(yīng)的 已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)的方法，所述輸入數(shù)據(jù)（D1)包括多個值的序列，其特征在于，所 述方法包括：
[0033] (a)使用編碼器（10)的數(shù)據(jù)處理裝置，對輸入數(shù)據(jù)（D1)進行差分和/或總和形式 的編碼，以生成一個或多個相應(yīng)的已編碼序列；并且
[0034] (b)使用所述數(shù)據(jù)處理裝置，使得所述一個或多個相應(yīng)的已編碼序列受到一個圍 繞最大值的回繞和/或一個圍繞最小值的回繞處理，以生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3) 〇
[0035] 優(yōu)選地，所述回繞用于避免在實施所述編碼器時產(chǎn)生負偏差或太大的值。所述術(shù) 語"數(shù)值"（numericalvalue)被解釋為包括個別比特位（二進制），和比特組（比二進制 更高的階）。
[0036] 可選地，所述方法包括使用所述數(shù)據(jù)處理裝置來分析所述輸入數(shù)據(jù)（D1)和/或所 述一個或多個相應(yīng)的已編碼序列來計算一個或多個偏移值、最小值和/或最大值，用來作 用于所述一個或多個相應(yīng)的已編碼序列以生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)。進一步可 選地，所述方法包括為一個或多個偏移值使用"〇"值。
[0037] 可選地，所述方法包括處理所述包括一個或多個Ι-bit值的多個值，并以一位一 位方式編碼所述輸入數(shù)據(jù)（D1)。進一步可選地，所述方法包括為一個或多個偏移值使用 "0" 值。
[0038] 可選地，當(dāng)實施所述方法時，所述一個或多個相應(yīng)的已編碼序列代表所述輸入數(shù) 據(jù)（D1)的連續(xù)的值的變化。
[0039] 可選地，所述方法包括執(zhí)行所述編碼器以使用一個回繞值（wrapValue)，所述回 繞值是最大值（highValue)-最小值（lowValue)+1。當(dāng)生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或 D3)時，這樣的回繞被優(yōu)選地使用，以避免產(chǎn)生比所述最小值（lowValue)更小的值、負值、 或比最大值（highValue)更大的值。
[0040] 可選地，所述方法包括將所述輸入數(shù)據(jù)（D1)細分為多個部分，所述多個部分被單 獨編碼。進一步可選地，所述方法包括僅當(dāng)數(shù)據(jù)壓縮在所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2或D3)中 是可實現(xiàn)的時，對所述數(shù)據(jù)的部分有選擇地進行編碼。
[0041] 可選地，所述方法包括為一系列預(yù)測值使用默認第一個預(yù)測值，所述預(yù)測值用于 生成所述輸出已編碼數(shù)據(jù)（D2或D3)，其中所述已編碼數(shù)據(jù)通過使用輸入值、預(yù)測值和編碼 算子而生成。進一步可選地，在所述方法中，所述默認第一個預(yù)測值為"0"。進一步可選地， 所述方法包括由以下至少一種值的計算得到所述第一個預(yù)測值：最小值（lowValue)、最大 值（highValue)、（最大值（highValue) + 最小值（lowValue)+1)/2〇
[0042] 可選地，所述方法包括應(yīng)用附加的編碼，以生成所述已編碼輸出數(shù)據(jù)（D2)，其中所 述附加的編碼包括以下中的至少一個：行程長度編碼（RLE)、SRLE、熵修正（EM)、可變長度 編碼（VLC)、哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、距離編碼。
[0043] 進一步可選地，所述方法包括根據(jù)其中互相類似的比特的行程長度將所述輸入數(shù) 據(jù)（D1)細分為多個部分，所述的類似的比特的行程長度在使用行程長度編碼（RLE)、SRLE、 熵修正（EM)、哈夫曼編碼、可變長度編碼（VLC)、距離編碼和/或算術(shù)編碼進行編碼時是有 效率的。
[0044] 進一步可選地，所述方法包括通過使用計算機硬件實現(xiàn)所述處理裝置，所述計算 機硬件用于執(zhí)行一個或多個記錄于非瞬時機器可讀的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的軟件產(chǎn)品。
[0045]根據(jù)第三個方面，提供了一種解碼器（20)，用于解碼已編碼數(shù)據(jù)（D2、D3或D4)以 生成相應(yīng)的已解碼輸出數(shù)據(jù)（D5)，其特征在于，所述解碼器（20)包括數(shù)據(jù)處理裝置，用于 處理已編碼數(shù)據(jù)（D2、D3或D