ITU-T T 851 FRENCH-2005 ITU-T T 81 (JPEG-1)-based still-image coding using an alternative arithmetic coder《使用可选算术编码器基于ITU-T T 81(JPEG-1)的静止图像编码 T系列 信息通讯业务终端 16号研究组》.pdf

1、 Union internationale des tlcommunicationsUIT-T T.851SECTEUR DE LA NORMALISATION DES TLCOMMUNICATIONS DE LUIT (09/2005) SRIE T: TERMINAUX DES SERVICES TLMATIQUES Codage dimages fixes UIT-T T.81 (JPEG-1) laide dun codeur arithmtique alternatif Recommandation UIT-T T.851 Rec. UIT-T T.851 (09/2005) i R

2、ecommandation UIT-T T.851 Codage dimages fixes UIT-T T.81 (JPEG-1) laide dun codeur arithmtique alternatif Rsum La prsente Recommandation dfinit un format pour la compression numrique et le codage dimages fixes laide dun codeur arithmtique alternatif appel “codeur Q15“ et dun processus de base alter

3、natif diffrent de celui utilis dans la Rec. UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1 (JPEG-1). La prise en charge de la mthode de codage entropique de Huffman spcifie dans la Rec. UIT-T T.81 (JPEG-1) nest pas requise dans la prsente Recommandation. Le codeur Q15 effectue la rsolution de retenue au niveau du dco

4、deur et non au niveau du codeur. Il prsente donc un temps de latence faible par rapport celui du codeur arithmtique QM figurant dans la Rec. UIT-T T.81, dont le temps de latence potentiel est celui du reste entier du segment codage entropique. La prsente Recommandation spcifie galement une transform

5、e discrte en cosinus (DCT, discrete cosine transform) ayant une prcision dchantillon dentre de 16 bits, ce qui est suprieur la prcision utilise dans la Rec. UIT-T T.81 (JPEG-1). Source La Recommandation UIT-T T.851 a t approuve le 13 septembre 2005 par la Commission dtudes 16 (2005-2008) de lUIT-T s

6、elon la procdure dfinie dans la Recommandation UIT-T A.8. Mots cls Codage dimages fixes, codeur Q15, compression dimages fixes, images fixes, processus de base alternatif. ii Rec. UIT-T T.851 (09/2005) AVANT-PROPOS LUIT (Union internationale des tlcommunications) est une institution spcialise des Na

7、tions Unies dans le domaine des tlcommunications. LUIT-T (Secteur de la normalisation des tlcommunications) est un organe permanent de lUIT. Il est charg de ltude des questions techniques, dexploitation et de tarification, et met ce sujet des Recommandations en vue de la normalisation des tlcommunic

8、ations lchelle mondiale. LAssemble mondiale de normalisation des tlcommunications (AMNT), qui se runit tous les quatre ans, dtermine les thmes dtude traiter par les Commissions dtudes de lUIT-T, lesquelles laborent en retour des Recommandations sur ces thmes. Lapprobation des Recommandations par les

9、 Membres de lUIT-T seffectue selon la procdure dfinie dans la Rsolution 1 de lAMNT. Dans certains secteurs des technologies de linformation qui correspondent la sphre de comptence de lUIT-T, les normes ncessaires se prparent en collaboration avec lISO et la CEI. NOTE Dans la prsente Recommandation,

10、lexpression “Administration“ est utilise pour dsigner de faon abrge aussi bien une administration de tlcommunications quune exploitation reconnue. Le respect de cette Recommandation se fait titre volontaire. Cependant, il se peut que la Recommandation contienne certaines dispositions obligatoires (p

11、our assurer, par exemple, linteroprabilit et lapplicabilit) et considre que la Recommandation est respecte lorsque toutes ces dispositions sont observes. Le futur dobligation et les autres moyens dexpression de lobligation comme le verbe “devoir“ ainsi que leurs formes ngatives servent noncer des pr

12、escriptions. Lutilisation de ces formes ne signifie pas quil est obligatoire de respecter la Recommandation. DROITS DE PROPRIT INTELLECTUELLE LUIT attire lattention sur la possibilit que lapplication ou la mise en uvre de la prsente Recommandation puisse donner lieu lutilisation dun droit de proprit

13、 intellectuelle. LUIT ne prend pas position en ce qui concerne lexistence, la validit ou lapplicabilit des droits de proprit intellectuelle, quils soient revendiqus par un Membre de lUIT ou par une tierce partie trangre la procdure dlaboration des Recommandations. A la date dapprobation de la prsent

14、e Recommandation, lUIT navait pas t avise de lexistence dune proprit intellectuelle protge par des brevets acqurir pour mettre en uvre la prsente Recommandation. Toutefois, comme il ne sagit peut-tre pas de renseignements les plus rcents, il est vivement recommand aux responsables de la mise en uvre

15、 de consulter la base de donnes des brevets du TSB. UIT 2006 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-T T.851 (09/2005) iii TABLE DES MATIRES Page 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences. 1

16、2.1 Rfrences normatives 1 2.2 Rfrences informatives . 1 3 Dfinitions 2 4 Abrviations 2 5 Conventions 2 6 Gnralits 2 7 Processus de base alternatif 3 8 Formats des donnes comprimes 4 8.1 Syntaxe du segment marqueur dextensions JPG . 4 8.2 Prcision DCT tendue. 5 8.3 Rsum . 6 9 Codage de Huffman 6 10 C

17、odeurs arithmtiques 6 10.1 Procdures de codage . 7 10.2 Procdures de dcodage . 13 10.3 Estimation de probabilit 15 11 Procdures de contrle du codeur et du dcodeur 17 iv Rec. UIT-T T.851 (09/2005) Introduction La Recommandation UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1 (T.81) dfinit un processus de compression nu

18、mrique et de codage dimages fixes model continu. Deux codeurs entropiques sont dcrits dans la Rec. UIT-T T.81: le codeur de Huffman et le codeur arithmtique appel “codeur QM“. La mthode de codage de Huffman est requise pour le processus de base T.81. Pour tous les autres processus de codage (squenti

19、el tendu, progressif, hirarchique et sans perte), lutilisation de tous les codeurs entropiques dfinis est autorise. La prsente Recommandation dfinit une mthode de codage dimages fixes fonde sur la Rec. UIT-T T.81 (JPEG-1), qui utilise un codeur arithmtique alternatif appel “codeur Q15“, ainsi quun “

20、processus de base alternatif“ (diffrent de celui de la Rec. UIT-T T.81). Dans la prsente Recommandation, la prise en charge du codage de Huffman nest pas obligatoire. NOTE Les images codes conformment la prsente Recommandation peuvent tre transcodes sans perte vers ou depuis tout codage entropique d

21、fini dans la Rec. UIT-T T.81, y compris le codage de Huffman de base. Tout dcodeur prenant en charge un processus de type DCT quelconque dfini dans le Tableau 1 doit galement pouvoir dcoder des flux binaires conformment au processus de base alternatif. Linteroprabilit avec la mthode de codage de Huf

22、fman de base dfinie dans la Rec. UIT-T T.81 nest pas obligatoire dans le cadre de la prsente Recommandation, mais pourrait tre requise par une application mettant en uvre la prsente Recommandation. La spcification dun codec entropique double mode ou dun dispositif de transcodage fond sur lutilisatio

23、n dun serveur pourrait tre requise pour une application. Rec. UIT-T T.851 (09/2005) 1 Recommandation UIT-T T.851 Codage dimages fixes UIT-T T.81 (JPEG-1) laide dun codeur arithmtique alternatif 1 Domaine dapplication La prsente Recommandation est applicable au codage numrique des images fixes monoch

24、romes ou polychromes niveaux de gris ou en couleurs model continu. Elle permet, conformment aux principes dfinis dans la Rec. UIT-T T.80, damliorer les techniques T.81 grce lutilisation dun codeur arithmtique additionnel. La prsente Recommandation: dfinit un codeur arithmtique (“codeur Q15“) utilise

25、r dans le cadre des techniques T.81; porte 16 bits la prcision des chantillons dentre de la transformation DCT; dfinit un processus de base alternatif qui ne requiert pas de codage de Huffman. Les dispositions de la Rec. UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1 sappliquent dans la prsente Recommandation sous rs

26、erve des exceptions, des ajouts et des suppressions figurant dans cette dernire. 2 Rfrences 2.1 Rfrences normatives La prsente Recommandation se rfre certaines dispositions des Recommandations UIT-T et textes suivants qui, de ce fait, en sont partie intgrante. Les versions indiques taient en vigueur

27、 au moment de la publication de la prsente Recommandation. Toute Recommandation ou tout texte tant sujet rvision, les utilisateurs de la prsente Recommandation sont invits se reporter, si possible, aux versions les plus rcentes des rfrences normatives suivantes. La liste des Recommandations de lUIT-

28、T en vigueur est rgulirement publie. La rfrence un document figurant dans la prsente Recommandation ne donne pas ce document, en tant que tel, le statut dune Recommandation. Recommandation UIT-T T.80 (1992), Composantes communes pour la compression et la communication dimages Principes de base. Reco

29、mmandation UIT-T T.81 (1992) | ISO/CEI 10918-1:1994, Technologies de linformation Compression numrique et codage des images fixes de nature photographique Prescriptions et lignes directrices. (souvent appeles “JPEG-1“). 2.2 Rfrences informatives Rfrences additionnelles sur le codage arithmtique : MA

30、RKS (K.M.): A JBIG-ABIC compression engine for digital document processing, IBM J. Res. Develop., Vol. 42, No. 6, pp. 753-758, 1998. KAMPF (F.A.): Performance as a function of compression, IBM J. Res. Develop., Vol. 42, No. 6, pp. 759-766, 1998. SLATTERY (M.S.) and MITCHELL (J.L.): The Qx-coder, IBM

31、 J. Res. Develop., Vol. 42, No. 6, pp. 767-784, 1998. 2 Rec. UIT-T T.851 (09/2005) 3 Dfinitions La prsente Recommandation dfinit les termes suivants: 3.1 processus (squentiel) de base alternatif: processus particulier de codage et de dcodage de type DCT squentiel spcifi dans la prsente Recommandatio

32、n. 3.2 bourrage de bits: procdure par laquelle le codeur arithmtique insre un bit dans loctet suivant du segment codage entropique aprs gnration dun octet codage hexadcimal XFF. Cette procdure remplace celle du bourrage doctets. 4 Abrviations La prsente Recommandation utilise les abrviations suivant

33、es: CEI Commission lectrotechnique internationale ISO Organisation internationale de normalisation (International Organization for Standardization) JPEG groupe mixte dexperts sur les images demi-tons (joint photographic experts group) (Comit mixte UIT-T | ISO/CEI responsable de llaboration de normes

34、 communes sur le codage dimages fixes model continu) 5 Conventions Dans la prsente Recommandation, les conventions suivantes sont utilises: “doit“ indique une disposition obligatoire; “devrait“ indique un mode opratoire suggr mais facultatif; “peut“ indique un mode opratoire facultatif et non pas un

35、 mode opratoire recommand. Dans la prsente Recommandation, les symboles additionnels suivants sont utiliss : a caractre ASCII “a“ (X61) c caractre ASCII “c“ (X63) JPG marqueur utilis pour les extensions JPEG, y compris le codage Q15 Lj longueur des paramtres dans le segment JPG des extensions JPEG 2

36、 caractre ASCII “2“ (X32) 6 Gnralits Les dispositions de la Rec. UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1 sappliquent dans la prsente Recommandation sous rserve des exceptions, des ajouts et des suppressions figurant dans cette dernire. Le codeur arithmtique dfini dans la prsente Recommandation doit tre utilis

37、en lieu et place de tout codeur arithmtique mentionn dans la Rec. UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1. Dans le code de la prsente Recommandation, il faut complter le Tableau 1/T.81 | ISO/CEI 10918-1 avec le Tableau 1 ci-dessous qui dfinit un processus de base alternatif et un ensemble de processus alternat

38、ifs. Rec. UIT-T T.851 (09/2005) 3 Tableau 1/T.851 Rsum: principales caractristiques des processus de codage additionnels Processus de base alternatif (requis pour tous les processus de dcodage de type DCT) Processus de type DCT Image source: chantillons de 8 bits pour chaque composante Squentiel Cod

39、age arithmtique Q15 Les dcodeurs doivent traiter des balayages 1, 2, 3 ou 4 composantes Balayages entrelacs ou non entrelacs Processus de type DCT tendus alternatifs Processus de type DCT Image source: chantillons de 8 16 bits Squentiel ou progressif Codage arithmtique (codeur Q15): 4 tables de coef

40、ficients AC et 4 tables de coefficients DC Les dcodeurs doivent traiter des balayages 1, 2, 3 ou 4 composantes Balayages entrelacs ou non entrelacs Processus sans perte alternatifs Processus prdictif (nutilisant pas la transformation DCT) Source image: chantillons de P bits ( 162 P ) Squentiel Codag

41、e arithmtique (codeur Q15): 4 tables de coefficients DC Les dcodeurs doivent traiter des balayages 1, 2, 3 ou 4 composantes Balayages entrelacs ou non entrelacs Processus hirarchiques alternatifs Plusieurs trames (non diffrentielles ou diffrentielles) Utilisation de processus ou de processus de type

42、 DCT tendus alternatifs sans perte alternatifs Les dcodeurs doivent traiter des balayages 1, 2, 3 ou 4 composantes Balayages entrelacs ou non entrelacs 7 Processus de base alternatif Pour tre conforme aux dispositions de la prsente Recommandation, tout dcodeur de type DCT doit galement intgrer le pr

43、ocessus de dcodage squentiel de base alternatif. Le processus squentiel de base alternatif doit commencer par lutilisation du marqueur dextensions JPG avec pour paramtre “ac2“ (ce qui spcifie par exemple lutilisation du codeur Q15). La prcision P doit tre de 8 bits pour les chantillons dentre et les

44、 chantillons reconstitus de chaque composante. Un seul marqueur de dbut de trame (SOF9) est autoris. Les dcodeurs doivent traiter des balayages entrelacs ou non entrelacs 1, 2, 3 ou 4 composantes. Les valeurs de quantification doivent tre exprimes sur un octet (Pq = 0). 4 Rec. UIT-T T.851 (09/2005)

45、8 Formats des donnes comprimes Le Tableau B.1/T.81 | ISO/CEI 10918-1 doit tre remplac par le Tableau 2 ci-dessous. NOTE Le marqueur JPG, qui dans la Rec. UIT-T T.81 | ISO/CEI 10918-1 apparaissait en tant que marqueur de trame avec pour description “Rserv aux extensions JPEG“, apparat dsormais dans l

46、a catgorie “Autres marqueurs“ avec pour description “Extensions JPEG“. Tableau 2/T.851 Codes attribus aux marqueurs Code attribu Symbole Description Marqueurs de dbut de trame, codage arithmtique Q15 non diffrentiel XFFC9 XFFCA XFFCB SOF9SOF10SOF11DCT squentiel tendu DCT progressif Sans perte (squen

47、tiel) Marqueurs de dbut de trame, codage arithmtique Q15 diffrentiel XFFCD XFFCE XFFCF SOF13SOF14SOF15DCT squentiel diffrentiel DCT progressif diffrentiel Sans perte diffrentiel (squentiel) Spcifications de tables de Huffman XFFC4 DHT Dfinition de table(s) de Huffman Spcifications de tables dcisionnelles de codage arithmtique Q15 XFFCC DAC Dfinition de table(s) dcisionnelle(s) de codage arithmtique Q15 Terminaison dintervalle de reprise XFFD0 XFFD7 RSTm(Note) Reprise avec compteur modulo 8 “m“ Autres marqueurs X