cabac原理及其实现笔记

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1、Context-BasedAdaptiveBinaryArithmeticCodingintheH.264/AVC简称Cabac，H264中的一种熵编码方式：基于上下文的自适应二进制算术编码内容安排：1，介绍算术编码2，介绍二进制算术编码3介绍Cabac及其一些实用的实现方式（参考JSVM代码，也可以参考JM）---张新发一，算术编码算术编码是一种常用的变字长编码，它是利用信源概率分布特性、能够趋近熵极限的编码方法。它与Huffman一样，也是对出现概率大的符号赋予短码，对概率小的符号赋予长码。但它的编码过程与Huffman编码却不

2、相同，而且在信源概率分布比较均匀的情况下其编码效率高于Huffman编码。它和Huffman编码最大的区别在于它不是使用整数码。Huffman码是用整数长度的码字来编码的最佳方法，而算法编码是一种并不局限于整数长度码字的最佳编码方法。算术编码是把各符号出现的概率表示在单位概率[0，1]区间之中，区间的宽度代表概率值的大小。符号出现的概率越大对应于区间愈宽，可用较短码字表示；符号出现概率越小对应于区间愈窄，需要较长码字表示。举例如下：以符号为例在算术编码中通常采用二进制分数表示概率，每个符号所对应的概率区间都是半开区间，即该区间包括左

3、端点，而不包括右端点，如S1对应[0,0.001)，S2对应[0.001,0.01)等。算术编码产生的码字实际上是一个二进制数值的指针，指向所编的符号对应的概率区间。n符号序列……的第一个符号S3用指向第3个子区间的指针来代表，可以用这个区间内的任意一个小数来表示这个指针，这里约定这个区间的左端点代表这个指针，因此得到第一个码字.011。n后续的编码将在前面编码指向的子区间内进行，将[.011,.111]区间再按概率大小划分为4份，第二个符号S3指向.1001(S3区间的左端），输出码字变为.1001。n然后，S3对应的子区间又被划

4、分为4份，开始对第三个符号S2进行编码，…….n两个参量：编码点（指针所指处）C和区间宽度A。³初始状态编码点（指针所指处）C=0区间宽度A=1.0³新编码点C=原编码点C＋原区间A×Pi新区间A=原区间A×pin序列S3S3S2S4……的编码过程：³第1个符号(S3):C=0+1×.011=.011A=1×.1=.1³第2个符号(S3):C=.011+.1×.011=.1001A=.1×.1=.01³第3个符号(S2):C=.1001+.01×.001=.10011A=.01×.01=.0001³第4个符号(S4):C=.1001

5、1+.0001×.111=.1010011（输出的码字）A=.0001×.001=.0000001解码过程n算法解码采取与编码过程相反的步骤³把接收到的码字串指向其对应的子区间，得到此子区间对应的符号，即为解码后的符号。³即从码字串中减去已解码符号的子区间的左端点的数值（累积概率），³并将差值除以该子区间的宽度（概率值），得到新的码字串。n上述例子³当收到字码串(.1010011)时，其指向子区间[.011,.111]，对应于S3，因此，得到第1个符号为S3。³新码字串：（.1010011-.011)÷(.1)=0.100011，新

6、码字串仍然指向子区间[.011,.111]，因此，第2个符号仍为S3。³其它符号依次类推二，二进制算术编码二进制算术编码的输入的字符只有两种，如果信源字符集内包含有多个字符，则先将这些字符经过一系列的二进判决，变成二进制字符串。这两个符号构成的序列的编码与算术编码基本原理相同，仍是不断划分概率子区间的递归过程。在两个输入字符中，出现概率较大的为MPS(MoreProbableSymbol)，MPS的概率为Pe；出现概率较小的为LPS(LessProbableSymbol)，LPS的概率为Qe，Pe=1-Qe。编码初始化子区间为[0，

7、1]，MPS与LPS分配如图所示：编码时，设置两个专用寄存器（C，A）C寄存器的值为编码点（指针所指处），初时化为0A寄存器的值为子区间的宽度(该宽度恰好是已输入符号串的概率)，初时化为1随着被编码数据源输入，C和A的内容按以下编码规则修正：当低概率符号LPS到来时：C=C，A=AQe当高概率符号MPS到来时：C=C+AQe，A=Ape=A（1-Qe）例:信源符号序列110111110为LPSQe=1/8=（0.001）b1为MPSPe=7/8=（0.111）b初始状态：C=0(子区间起始位置)A=1（子区间宽度）1，第1个符号1为

8、MPSC=C+AQe=0+1´0.001=0.001A=APe=1´0.111=0.1112，第2个符号1仍为MPSC=C+AQe=0.001+0.111´0.001=0.001111A=APe=0.111´0.111=0.11000