学海苦作舟，书山勤为径

JPEG2000如何进行码率和失真分配的？

JPEG2000 的实现 kakadu 中是用一个 16 位数来表示失真长度曲线的斜率；在整个编码过程中，使用斜率值的右移四位的标量量化值。

编码的分配表面是按照块进行的，实际并是整个压缩过程考虑的。

JPEG2000 使用一个 4096 元素的量化斜率值数组来存储压缩过程中遇到的斜率值（ quant_slope_rates ）。

当第一次编码的时候，从 4096 个元素找满足码率的斜率下限，实际上这个时候没有任何压缩，数组的所有元素都为 0 ；所以开始的时候得到的斜率值是 1 。第一个 block 使用斜率值 1 作为块编码的依据。

码块编码需要两个关于度量失真的参数： wmse 和失真斜率。编码为每个编码过程定义了一个 pass_wmse_change ；这里面保存了码块每个编码过程中对斜率的贡献。如果使第一个 block 的第一个编码过程，那么采用 -1 的估计失真长度曲线斜率；否则采用一个斜率的对数值。

1．  首先将 wmse 分成 2 的 32 次方等份，这个作为每个过程的 pass_wmse_scale 。这里分成这些等份的原因在于编码的时候使用的 32bit 的整数；当然最高位为符号位。每个编码过程的 wmse 的 scale 都不一样，当前过程的 pass_wmse_scale 是上个过程的四分之一。由于位平面编码并非从第 30 位开始，所以对于丢弃的 msb ，需要乘以指定数个 1/4 。

注，这里不知道为什么要乘 1/4 。

2．  进行一次过程编码后，根据当前过程的信息查表计算得到该过程对整个图像失真的改变值 distortion_change 。这个值于当前过程的 pass_wmse_scale 的乘积作为当前过程的 wmse 改进值存放到每个过程对应的 pass_wmse_change 数组中。

3．  如果不是第一个 block 的第一个编码过程；那么预测的斜率门限值应该是大于 0 ，那么检查并判断当前过程是否已经满足该斜率值了。基本按照如下方式计算：

a)         每个过程由一个编码长度值 pass_lengths 和 wmse 的改进值： pass_wmse_changes ；第一个作为长度的改进量，第二个作为失真的改进量。

b)        如果斜率与上面长度改进量的乘积比失真改进量大，说明这个过程以后的斜率都要比预测的斜率值小了；那么这个时候可以停止该 block 的编码过程了。

注，这一步实际上也算是比较耗时间的过程。

4．  完成需要的编码过程后，对应编码过程应该已经由了失真信息和长度信息。这个时候需要来检查上面编码过程中那些过程结束是优化的，同时找出每个编码过程对应的斜率。这里以实际编码的过程作为参数。

5．  开始的时候设置斜率位－ 1 ；然后累计第一个过程的长度和失真值（分别在 pass_lengths 和 pass_wmse_change 中），得到 D 和 L 的比值，这个作为当前过程的斜率；对于第二个过程需要累计第一个、第二个两个过程的值，得到一个斜率值；最终得到的值如果小于等于 0 ；那么设置该过程的斜率为 0 ；否则取上面值的对数作为当前过程的斜率值。

6．  完成上面操作后，再检查保留的过程中，按照编码顺序后面的过程斜率是否比前一个过程的斜率大，如果大保留后面那个过程的斜率，小的值修改为 0 。因此在完成 5 和 6 之后，被保存下来的点值都大于 0 ，二其他被抛弃的点斜率变为 0 。

7．  在完成 block 编码后需要更新全局状态（其在 kd_compressed_stats 中。

8．  首先我们将当前 block 的大小，也就是多少个样本添加到被编码过程的样本数中（ num_coded_samples ），第一个 block 时，这个值时 0 。这里需要这个值作为 trim 的依据和下个 block 编码时使用的值。

9．  统计每个编码过程的斜率和长度值，并将斜率值量化为 1/16 作为数组 quant_slope_rates （这是 1 个 4096 元素的数组，里面保存在该斜率下总共编码的长度，也就是说如果不同的 block 具有相同的斜率的过程长度值被累加到一起）入口；当然，如果那些斜率为 0 的点需要被跳过，其长度被累加到下个在曲线上的编码过程。同时更新一下当前可以使用的最大和最小斜率值。

10．              在 8 中提到的 num_coded_samples 用来检查是否需要考虑 trim 多于的数据。多余数据被 trim 的检查点为总体样本的： 2/16 、 3/16 、 4/16… 处，后面都是按照、 /16 增加。

11．              一旦需要 trim 的时候，首先按照总样本数量（注意这里不是已经编码的样本数量）和目标码率计算目标码流的长度，然后在 quant_slope_rates 中找到斜率，在这个斜率点所有 block 的所有过程长度的累加值比上面的总目标长度刚好大。而 trim 操作按照这个斜率值检查所有已经编码的 block ， trim 掉所有比这个效率小的过程。可以看到在整个编码过程中，这样的 trim 操作最多需要进行 15 次，每次都一可能从所有块中将小于指定斜率的编码过程 trim 掉。上面的 trim 操作不会影响 quant_slope_rates 的值。

12．              上面已经完成了一个 block 的编码；下面开始第二个 block 的时候稍微与第一个有点不同；主要的不同在于现在 quant_slope_rates 中已经包含斜率长度值了。根据 num_coded_samples （这里保守增加了额外长度）和目标码率计算期望的编码长度；然后从 quant_slope_rates 中发现到这个长度的斜率值，这个值作为当前 block 编码的最低的斜率门限。

posted on 2007-01-31 21:46 笨笨 阅读(2056) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: 压缩算法