JPEG2000如何進行碼率和失真分配的？

JPEG2000 的實現 kakadu 中是用一個 16 位數來表示失真長度曲線的斜率；在整個編碼過程中，使用斜率值的右移四位的標量量化值。

編碼的分配表面是按照塊進行的，實際并是整個壓縮過程考慮的。

JPEG2000 使用一個 4096 元素的量化斜率值數組來存儲壓縮過程中遇到的斜率值（ quant_slope_rates ）。

當第一次編碼的時候，從 4096 個元素找滿足碼率的斜率下限，實際上這個時候沒有任何壓縮，數組的所有元素都為 0 ；所以開始的時候得到的斜率值是 1 。第一個 block 使用斜率值 1 作為塊編碼的依據。

碼塊編碼需要兩個關于度量失真的參數： wmse 和失真斜率。編碼為每個編碼過程定義了一個 pass_wmse_change ；這里面保存了碼塊每個編碼過程中對斜率的貢獻。如果使第一個 block 的第一個編碼過程，那么采用 -1 的估計失真長度曲線斜率；否則采用一個斜率的對數值。

1．? 首先將 wmse 分成 2 的 32 次方等份，這個作為每個過程的 pass_wmse_scale 。這里分成這些等份的原因在于編碼的時候使用的 32bit 的整數；當然最高位為符號位。每個編碼過程的 wmse 的 scale 都不一樣，當前過程的 pass_wmse_scale 是上個過程的四分之一。由于位平面編碼并非從第 30 位開始，所以對于丟棄的 msb ，需要乘以指定數個 1/4 。

注，這里不知道為什么要乘 1/4 。

2．? 進行一次過程編碼后，根據當前過程的信息查表計算得到該過程對整個圖像失真的改變值 distortion_change 。這個值于當前過程的 pass_wmse_scale 的乘積作為當前過程的 wmse 改進值存放到每個過程對應的 pass_wmse_change 數組中。

3．? 如果不是第一個 block 的第一個編碼過程；那么預測的斜率門限值應該是大于 0 ，那么檢查并判斷當前過程是否已經滿足該斜率值了。基本按照如下方式計算：

a)???????? 每個過程由一個編碼長度值 pass_lengths 和 wmse 的改進值： pass_wmse_changes ；第一個作為長度的改進量，第二個作為失真的改進量。

b)??????? 如果斜率與上面長度改進量的乘積比失真改進量大，說明這個過程以后的斜率都要比預測的斜率值小了；那么這個時候可以停止該 block 的編碼過程了。

注，這一步實際上也算是比較耗時間的過程。

4．? 完成需要的編碼過程后，對應編碼過程應該已經由了失真信息和長度信息。這個時候需要來檢查上面編碼過程中那些過程結束是優化的，同時找出每個編碼過程對應的斜率。這里以實際編碼的過程作為參數。

5．? 開始的時候設置斜率位－ 1 ；然后累計第一個過程的長度和失真值（分別在 pass_lengths 和 pass_wmse_change 中），得到 D 和 L 的比值，這個作為當前過程的斜率；對于第二個過程需要累計第一個、第二個兩個過程的值，得到一個斜率值；最終得到的值如果小于等于 0 ；那么設置該過程的斜率為 0 ；否則取上面值的對數作為當前過程的斜率值。

6．? 完成上面操作后，再檢查保留的過程中，按照編碼順序后面的過程斜率是否比前一個過程的斜率大，如果大保留后面那個過程的斜率，小的值修改為 0 。因此在完成 5 和 6 之后，被保存下來的點值都大于 0 ，二其他被拋棄的點斜率變為 0 。

7．? 在完成 block 編碼后需要更新全局狀態（其在 kd_compressed_stats 中。

8．? 首先我們將當前 block 的大小，也就是多少個樣本添加到被編碼過程的樣本數中（ num_coded_samples ），第一個 block 時，這個值時 0 。這里需要這個值作為 trim 的依據和下個 block 編碼時使用的值。

9．? 統計每個編碼過程的斜率和長度值，并將斜率值量化為 1/16 作為數組 quant_slope_rates （這是 1 個 4096 元素的數組，里面保存在該斜率下總共編碼的長度，也就是說如果不同的 block 具有相同的斜率的過程長度值被累加到一起）入口；當然，如果那些斜率為 0 的點需要被跳過，其長度被累加到下個在曲線上的編碼過程。同時更新一下當前可以使用的最大和最小斜率值。

10．????????????? 在 8 中提到的 num_coded_samples 用來檢查是否需要考慮 trim 多于的數據。多余數據被 trim 的檢查點為總體樣本的： 2/16 、 3/16 、 4/16… 處，后面都是按照、 /16 增加。

11．????????????? 一旦需要 trim 的時候，首先按照總樣本數量（注意這里不是已經編碼的樣本數量）和目標碼率計算目標碼流的長度，然后在 quant_slope_rates 中找到斜率，在這個斜率點所有 block 的所有過程長度的累加值比上面的總目標長度剛好大。而 trim 操作按照這個斜率值檢查所有已經編碼的 block ， trim 掉所有比這個效率小的過程。可以看到在整個編碼過程中，這樣的 trim 操作最多需要進行 15 次，每次都一可能從所有塊中將小于指定斜率的編碼過程 trim 掉。上面的 trim 操作不會影響 quant_slope_rates 的值。

12．????????????? 上面已經完成了一個 block 的編碼；下面開始第二個 block 的時候稍微與第一個有點不同；主要的不同在于現在 quant_slope_rates 中已經包含斜率長度值了。根據 num_coded_samples （這里保守增加了額外長度）和目標碼率計算期望的編碼長度；然后從 quant_slope_rates 中發現到這個長度的斜率值，這個值作為當前 block 編碼的最低的斜率門限。

posted on 2007-01-31 21:46 笨笨 閱讀(2062) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 壓縮算法