特許ウォッチ

公開番号2025015642
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024198761,2022187949
出願日2024-11-14,2019-07-05
発明の名称算術エンコーダ、算術デコーダ、ビデオエンコーダ、ビデオデコーダ、符号化方法、復号方法、およびコンピュータプログラム
出願人フラウンホーファー-ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン
代理人個人
主分類H03M 7/42 20060101AFI20250123BHJP(基本電子回路)
要約【課題】算術エンコーダにおいて、シンボルに関連付けられた間隔の細分割のソース統計値及び/または範囲値を決定するための概念を提供する。
【解決手段】シンボル値を有する複数のシンボルを符号化するための算術エンコーダ400は、複数の状態変数値に基づいて符号化される1つまたは複数のシンボル値の算術符号化の間隔サイズ情報を導出し、異なる適合時定数で以前に符号化された複数のシンボル値の統計を表す。算術エンコーダは、ルックアップテーブルを使用して第1の状態変数値またはそのスケーリングおよび/または丸められたバージョンをマッピングし、ルックアップテーブルを使用して第2の状態変数値またはそのスケーリングおよび/または丸められたバージョンをマッピングし、符号化される1つまたは複数のシンボルの算術符号化の間隔サイズを説明する間隔サイズ情報を取得する。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
シンボル値を有する複数のシンボル（２４’’、４１０）を符号化するための算術エンコーダ（３４；４００）であって、
前記算術エンコーダは、間隔サイズ情報（ｐ
ｋ
、Ｒ
＊
ｐ
ｋ；
；４３２；５３４；６２０；７２０；８２０；８２０；１０２０；１０８４；１１２０；１３２０；１４２０；１５２０；１６６２；１７６２）を、１つまたは複数のシンボル値の算術符号化が複数の状態変数値（ｓ
ｉ
ｋ
；６４２，６４４；７１０；８１０；９１０；１０１０ａ、１０１０ｂ；１０８２ａ、１０８２ｂ；１１１０；１２１０；１３１０；１４１０；１５１０；１６３２，１６４２；１７３２，１７４２）に基づいて符号化されるように導出するように構成され、これは、異なる適合時定数で以前に符号化された複数のシンボル値の統計を表し、
算術エンコーダは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ１）を使用して、第１の状態変数値（ｓ
ｋ
１
）、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
１
＊ａ
ｋ
１
]）をマッピングし、
前記ルックアップテーブル（ＬＵＴ１）を使用して、第２の状態変数値（ｓ
ｋ
２
）、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
２
＊ａ
ｋ
２
]）をマッピングするように構成され、
符号化される１つまたは複数のシンボルの算術符号化のための間隔サイズを説明する前記間隔サイズ情報を取得するようにする、算術エンコーダ。
続きを表示（約 2,900 文字）【請求項２】
前記算術エンコーダは、前記ルックアップテーブルを使用して、前記第１の状態変数値、またはその前記スケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
１
＊ａ
ｋ
１
]）を第１の確率値（ｐ
ｋ
１
）にマッピングするように構成され、
前記算術エンコーダは、前記ルックアップテーブルを使用して、前記第２の状態変数値、またはその前記スケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
２
＊ａ
ｋ
２
]）を第２の確率値（ｐ
ｋ
２
）にマッピングするように構成され、
前記算術エンコーダは、前記第１の確率値および前記第２の確率値を使用して結合確率値（ｐｋ］を取得するように構成される、請求項１に記載の算術エンコーダ。
【請求項３】
前記算術エンコーダは、符号化されるシンボルが第１の値をとる場合に前記状態変数値を第１の方向に変更し、符号化されるシンボルが前記第１の値とは異なる第２の値をとる場合に前記状態変数値を第２の方向に変更するように構成され、
前記算術エンコーダは、それぞれの状態変数値の絶対値に依存して評価される前記ルックアップテーブルのエントリを決定するように構成される、請求項１または２に記載の算術エンコーダ。
【請求項４】
前記算術エンコーダは、前記第１の状態変数値が第１の符号をとる場合に、第１の確率値（ｐ
ｋ
１
）を前記ルックアップテーブルによって提供される値に設定するように構成され、
前記算術エンコーダは、前記第１の状態変数値が第２の符号をとる場合、前記第１の確率値（ｐ
ｋ
１
）を、所定の値から前記ルックアップテーブルによって提供される値を減算することによって得られる値に設定するように構成される、請求項３に記載の算術エンコーダ。
【請求項５】
前記算術エンコーダは、
TIFF
2025015642000645.tif
13
83
ＬＵＴ１が確率値を含むルックアップテーブルであり、
[．]がフロア演算子であり、
ｓ
ｋ
ｉ
がｉ番目の状態変数値であり、
ａ
ｋ
ｉ
が、前記ｉ番目の状態変数値に関連付けられた重み付け値である
ことにより、２つ以上の確率値ｐ
ｋ
ｉ
を決定するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の算術エンコーダ。
【請求項６】
前記算術エンコーダは、
TIFF
2025015642000646.tif
13
99
ＬＵＴ１が確率値を含むルックアップテーブルであり、
[．]がフロア演算子であり、
ｓ
ｋ
ｉ
がｉ番目の状態変数値であり、
ａ
ｋ
ｉ
が、前記ｉ番目の状態変数値に関連付けられた重み付け値である
ことにより、２つ以上の確率値ｐ
ｋ
ｉ
を決定するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の算術エンコーダ。
【請求項７】
前記算術エンコーダは、
TIFF
2025015642000647.tif
15
30
Ｎは考慮される確率値の数であり、また
ｂ
ｋ
ｉ
は重み付け値である
ことに従って、複数の確率値ｐ
ｋ
ｉ
に基づいて結合確率値ｐ
ｋ
を取得するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の算術エンコーダ。
【請求項８】
前記算術エンコーダは、２次元ルックアップテーブルを使用して、前記第１の状態変数値、またはその前記スケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
１
＊ａ
ｋ
１
]）を第１のサブインターバル幅値（Ｒ＊ｐ
ｋ
１
）にマッピングするように構成され、そのエントリは、前記第１の状態変数値に依存して、およびシンボルの符号化前の前記算術符号化のコーディング間隔のサイズを記述するコーディング間隔サイズ情報に依存してアドレス指定され、
前記算術エンコーダは、前記２次元ルックアップテーブルを使用して、前記第２の状態変数値、またはその前記スケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
２
＊ａ
ｋ
２
]）を第２のサブインターバル幅値（Ｒ＊ｐ
ｋ
２
）にマッピングするように構成され、そのエントリは、前記第２の状態変数値に依存して、およびシンボルの符号化前の前記算術符号化のコーディング間隔のサイズを記述するコーディング間隔サイズ情報に依存してアドレス指定され、
前記算術エンコーダは、前記第１のサブインターバル幅値および前記第２のサブインターバル幅値を使用して、結合されたサブインターバル幅値を取得するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の算術エンコーダ。
【請求項９】
前記２次元ルックアップテーブルは、
そのエントリが前記第１および第２の状態変数値の値ドメインの異なる値間隔の確率値、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
＊ａ
ｋ
]；
TIFF
2025015642000648.tif
5
15
）を含む第１の１次元ベクトル、および
そのエントリが前記コーディング間隔サイズ情報の量子化レベルを含む第２の１次元ベクトル（
TIFF
2025015642000649.tif
5
14
）
の間の２項積として表すことができる、請求項８に記載の算術エンコーダ。
【請求項１０】
前記２次元ルックアップテーブル（ＲａｎｇＴａｂＬＰＳ）の要素が、ベースルックアップテーブル（ＢａｓｅＴａｂＬＰＳ）に基づいて定義され、
前記２次元ルックアップテーブルの前記要素の第１のグループは、前記ベースルックアップテーブルの要素と同一であるか、前記ベースルックアップテーブルの要素の丸められたバージョンであり、
前記２次元ルックアップテーブルの前記要素の第２のグループは、前記ベースルックアップテーブルの要素のスケーリングおよび丸められたバージョンである、請求項８に記載の算術エンコーダ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明による実施形態は、算術エンコーダを作成する。
本発明によるさらなる実施形態は、算術デコーダを作成する。
本発明によるさらなる実施形態は、ビデオエンコーダを作成する。
本発明によるさらなる実施形態は、ビデオデコーダを作成する。
本発明によるさらなる実施形態は、複数のシンボルを符号化するための方法および複数のシンボルを復号するための方法を作成する。
本発明によるさらなる実施形態は、対応するコンピュータプログラムを作成する。
一般的に言えば、本発明による実施形態は、有限状態機械を使用したコンテキストモデル更新方法を作成する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
算術符号化および復号は、オーディオおよびビデオコンテンツの符号化および復号、ならびに画像、ニューラルネットワーク係数などの他のタイプの情報の符号化においても貴重な手段であることが証明されている。本発明の実施形態は、これらすべての用途に使用することができる。例えば、ビデオまたはオーディオコンテンツ（または他のタイプのコンテンツ）を表すバイナリシーケンス内のバイナリ値（例えば、シンボル）の既知の発生確率を利用して、符号化の効率を高めることが可能である。特に、算術符号化は、「０」と「１」の様々な確率を効率的に処理でき、微調整して確率の変化に適合できる。
【０００３】
ただし、算術符号化と復号で最適なコーディング効率を実現するには、実際の発生頻度をよく反映した「０」と「１」の確率に関する適切な情報を入手することが重要である。
【０００４】
「０」と「１」の確率に適合するために（または一般に、符号化されるシンボルの確率に適合するために）、概念は通常、値の合計（現在の）範囲内の間隔の境界を調整するために使用され、間隔の細分割を取得する（例えば、値の全範囲が、異なるバイナリ値またはバイナリ値群に関連付けられた間隔に細分割されるようにする）。
【０００５】
言い換えると、様々なシンボル（「０」や「１」など）の確率に関する情報を使用して、シンボルに関連付けられた間隔の幅を表す間隔サイズ情報（または同等に間隔サイズ値）を導出する（合計間隔幅は、例えば、間隔の再正規化のために、符号化または復号プロセスに応じて時間とともに変化する可能性がある）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、間隔の細分割（例えば、コーディング間隔の合計の細分割）のソース統計値（例えば、状態変数値）および／または範囲値（間隔サイズ値など）を決定するための概念が必要であり、これは、計算効率と責任の間の適切なトレードオフを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による実施形態は、シンボル値（例えば、バイナリ値）を有する複数のシンボルを符号化するための算術エンコーダを作成し、算術エンコーダは、間隔サイズ情報（ｐ
ｋ
、Ｒ＊ｐ
ｋ
）を、１つまたは複数のシンボル値（例えば、バイナリ値）の算術符号化が複数の状態変数値（ｓ
ｉ
ｋ
）（例えば、インデックスｋによって表示される所与のコンテキストモードに関連付けられるもの）に基づいて符号化されるように導出するように構成され、これは、異なる適合時定数で以前に符号化された複数のシンボル値（例えば、バイナリ値０と１のシーケンス）の統計を表し、算術エンコーダは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ１）を使用して、第１の状態変数値（ｓ
ｋ
１
）、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
１
＊ａ
ｋ
１
]）をマッピングし、ルックアップテーブル（ＬＵＴ１）を使用して、第２の状態変数値（ｓ
ｋ
２
）、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
２
＊ａ
ｋ
２
]）をマッピングするように構成され、符号化される１つまたは複数のシンボルの算術符号化のための間隔サイズを説明する間隔サイズ情報（例えば、ｐ
ｋ
またはＲ＊ｐ
ｋ
）を取得するようにする。
【０００８】
本発明によるこの実施形態は、ルックアップテーブルベースのマッピングが異なる適合時定数に関連付けられた状態変数値に適用される場合、間隔サイズ情報を特に良好な信頼性で取得できるという考えに基づいている。言い換えると、異なる時間スケールで統計（例えばシンボル確率）を記述する２つの状態変数値に同じルックアップテーブルを適用することにより、間隔サイズ情報を効率的な方法（１つのルックアップテーブルのみが必要なため）でありながらも、信頼性が高い（間隔サイズ情報の決定では、様々な時間スケールの統計が考慮されるため）様式で取得できる。ルックアップテーブルを使用した状態変数値のマッピングは、状態変数値に基づいて間隔サイズ情報を導出する際の重要かつ即時のステップと見なすことができる。任意選択で、１つまたは複数の追加のマッピングおよび／またはマッピング結果の結合は、間隔サイズ情報の導出における第１および第２の状態変数値のルックアップテーブルベースのマッピングに従うことができる。任意選択で、確率値は、第１の状態変数値および第２の状態変数値のルックアップテーブルベースのマッピングを使用して中間量として取得され得る。さらに、第１の状態変数値のルックアップテーブルベースのマッピングの結果から、および第２の状態変数値のルックアップテーブルベースのマッピングの結果から、間隔サイズ情報を導出するための異なる概念が可能である。
【０００９】
結論として、本発明によるこの実施形態は、（少なくとも）２つのルックアップテーブルベースのマッピングを使用する第１の状態変数値および第２の状態変数値に基づく間隔サイズ情報の導出を提供する。したがって、異なる適合時定数に関連付けられている状態変数値は、個別にマッピングできるが、同じマッピングルール（ルックアップテーブルで定義）を使用して、間隔サイズ情報を決定するためのリソースの要求を適度に少なく保つが、異なる適合時定数または統計計算時定数で取得された複数の以前に処理された（例えば、符号化または復号された）シンボルの統計（または統計情報）の考慮（例えば、重み付けの考慮）を依然として可能にする。
【００１０】
好ましい実施形態では、算術エンコーダは、ルックアップテーブルを使用して、第１の状態変数値、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
１
＊ａ
ｋ
１
]）を第１の確率値（ｐ
ｋ
１
）にマッピングするように構成され、算術エンコーダは、ルックアップテーブルを使用して、第２の状態変数値、またはそのスケーリングおよび／または丸められたバージョン（[ｓ
ｋ
２
＊ａ
ｋ
２
]）を第２の確率値（ｐ
ｋ
２
）にマッピングするように構成され、算術エンコーダは、第１の確率値および第２の確率値を使用して（例えば、加重和または加重平均を使用して）結合確率値（ｐｋ）を取得するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許