QM编码器规则简单介绍

QM编码器规则简单介绍

QM 编码器原理上是一种算术编码器，但其将每个输入的符号作单个的为来输入（二进制位要么是 0 ，要么是 1 ），那么符号要么是 MPS （大概率符号），要么就是 LPS （小概率符号）。 QM 编码器需要一个模型来首先预测下一位是 0 还是 1 ，然后再输入该位来实际分类。

统计模型是用来计算 LPS 的概率 Qe 的，那么 MPS 的概率就是 1-Qe 。 Qe 是 LPS 的概率，通常情况 Qe 是小于等于 0.5 的；一般是将 LPS 的区间放在 MPS 区间的上边； A 表示整个区间。如下图：

在 QM 编码器中，使用符号 C （ code ）表示输出符号串。 QM 编码器输出的时候比普通的算术编码器简单，仅仅需要将 MPS 或 LPS 的区间下限增加到 C 中，因为这里之后两个符号。一般 QM 的编码规则是：

如果遇到一个 MPS ， C = C+0 ， A 变成原来 MPS 的子区间了； A = A * （ 1-Qe ）

如果碰到一个 LPS ，需要将 LPS 区间的下限（ A* （ 1-Qe ）添加到 C 中；这个时候 A 变成原来 LPS 的子区间， A = A*Qe 。

具体规则如：

if MPS

{

       C 不变；

       A = A* （ 1-Qe ）；

}

else //LPS

{

       C = C+A*(1-Qe);

       A = A*Qe;

}

 

重定标之后的规则：

为了使用加法、减法和移位来模拟乘除，需要在 A 小于 0.75 的时候进行重定标，保证 A 与 1 比较接近而使用加、减的操作乘法差不大。这里使用 0 到 65536 之间的整数（ 16 进制的 0x0000-0x10000 ）表示小数 0 到 1.5 。

那么上面的规则变为：

如果遇到一个 MPS ， C 不变， A 变成 MPS 的子区间； A = A-Qe （模拟乘法）；但如果 A 小于 0.75(0x8000) 时，需要对 A 重定标， A 加倍， C 也加倍，直到 A 大于 0X8000 为止。

如果遇到一个 LPS ， C 变为 C+A-Qe （模拟原来的乘法）； A 变成 Qe （模拟乘法）；由于 LPS 的区间始终小于等于 0.5 也就是小于 0.75 ，从而肯定要重定标 A 和 C ，同上。

简单表示为：

if(MPS)

{

       A = A-Qe;

       while(A<0X8000)

       {

              A <<=1;

              C <<=1;

}

}

else//LPS

{

       C = C+A-Qe;

       A = Qe;

       While(A<0X8000)

       {

              A<<=1;

              A<<=1;

}

}

 

交换区间之后的规则：

由于使用加、减和移位来模拟乘法，导致有的时候 LPS 的区键会大于 MPS 的区间，这是也 QM 编码器的初始条件相违背的；因此为了运算能够继续进行，这里对 LPS 和 MPS 的区间进行交换，从而保证运算规则仍然可以进行。这个时候的上面规则是：

如果遇到一个 MPS 后； C 仍然不变，首先将 A 设置为 MPS 的子区间（ A = A-Qe ）。这个时候需要检查是否需要重定标，检查原则同上，判断 A 是否小于 0X8000 ；如果不需要重定标表示 A 大于 0X8000 ，那么这个时候 MPS 肯定大于 LPS ，不需要交换区间；如果需要重定标，检查 A 是否小于 LPS 的区间 Qe ，如果小，表示需要交换区间；交换区间相当于取 LPS 的子区间，那么这个时候需要将 LPS 的区间下限输出到 C 中，从而在解码的时候做同样的操作。

如果遇到一个 LPS 后；首先将 A 先设置为 MPS 的子区间（ A = A-Qe ）。按前面的推算，应该是 A 设置为 LPS 的子区间，所以这里增加了一个判断 A 是否大于 LPS 的子区间，如果大表示我们取的是一个 MPS 的区间，和当前是 LPS 的不相符，因此应该取一个区间较小的值，也就是 LPS ，那么这个时候需要将 LPS 的下限输入到 C 中，同时 A 等于 Qe 。但如果 A 小于 LPS 的子区间，表示 MPS 的区间比 LPS 的区间小，那么如果去 LPS 表示我们取了一个大概率符号的区间，那么和输入一个 LPS 的情况不相符合，所以这种情况下，就去 A 为 MPS 的区间（ A-Qe ），从而其下限是 0 ，那么 C 就不改变了。不管发生什么情况，如果输入一个 LPS 符号，总是要重标的，同前面，直到 A>0x8000 为止。

简单描述如下：

if(MPS)

{

       C = C+0;

       A = A-Qe;

       If(A<0X8000)

       {

              if(A<Qe)

              {

                     C = C+A;

                     A = Qe;

}

}

while(A<0X8000)

{

       A <<=1;

       C<<=1;

};

}

else//LPS

{

       A = A-Qe;

       If(A>=Qe)

       {

              C = C+A;

              A = Qe;

}

while(A<0X8000)

{

       A <<=1;

       C<< =1;

};

}