H.264中的CAVLC解码方法研究综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程H.264中的CAVLC解码方法研究综述摘要：文章对H.264中的CAVLC解码方法做了较为全面的介绍。概括了CAVLC码的背景知识、应用以及二叉树解码、全码表解码、Hashemian解码三种解码方法。并对这三种解码方法进行了比较，最后对CAVLC解码器的发展走势进行了展望。关键词：H.264/AVC标准；二叉树解码；全码表解码；Hashemian解码1引言在熵编码方面，H.264/AVC所采用的基于上下文自适应的可变长编码（Contest-basedAdaptiveVariableLengthCode，CAVLC）是变长编码的一种

2、扩展，它根据编码语法元素动态调整编码中使用的码表，以达到更高的编码效率。这些特点使得H.264/AVC中CAVLC解码器的设计复杂性增加。设计低成本高性能的CAVLC解码器成为近年来国内外研究者关注的热点。2CAVLC解码原理在H.264的CAVLC（基于上下文自适应的可变长编码）中，通过根据已编码句法元素的情况动态调整编码中使用的码表，取得了极高的压缩比。CAVLC用于亮度和色度残差数据的编码。在CAVLC熵编码方法中，对非零量化系数和系数的大小、位置给以独立编码。残差经过变换量化后的数据表现出如下特性：4*4块数据经过预测、变换、量化后，非零系数主要集中在

3、低频部分，而高频系数大部分是零；量化后的数据经过zig-zag扫描，DC系数附近的非零系数值较大，而高频位置上的非零系数值大部分是+1和-1；相邻的4*4块的非零系数的数目是相关的。非零系数的变化有一定的规律性和相关性，零系数的游程编码也具有一定特性。CAVLC充分利用残差经过整数变换、量化后数据的特性进行压缩，进一步减少数据中的冗余信息，为H.264卓越的编码效率奠定了基础[1-5]。CAVLC利用相邻已编码符号所提供的相关性，动态调整编码中所使用的码表，为所要编码的符号选择合适的上下文模型，就可以大大降低符号间的冗余度，取得极高的压缩比。在CAVLC中，上

4、下文模型的选择主要体现在两个方面：非零系数编码所需要表格的选择及拖尾系数后缀长度的更新[6]。整个解码器主要由移位控制模块、Coeff_token解码模块、Level解码模块、TotalZero解码模块、RunBefore解码模块5大部分组成[7]。3典型的CAVLC解码方法解码过程是一个根据码字反向查找的过程。由于码字不是统一长度的，5而是出现频率高的使用短码字，出现频率低的则使用长码字，这样在解码的时候就需要先确定码字的长度。近年来，在传统VLC解码领域有很多的研究。尽管串行模式简洁但不适合实时处理系统，所以大多数解码设计为了获得高性能和高速度，采用并行模

5、式。但是，考虑到CAVLC解码不同的算法，传统的并行模式并不能直接运用于CAVLC解码器。因此，近年来国内外研究者提出了一些低成本高性能CAVLC解码器的设计方案。3.1二叉树解码方法二叉树解码方法的原理就是将码表存储结构的码字转化为树形存储结构的码字，即形成1棵二叉解码树。解码过程实际上就是一个寻找叶节点的过程。图1为一棵简单的二叉解码树。图1二叉树解码树3.2全码表解码方法由于编码码表中的码字是以非连续的方式存在的，因此可以通过对每个码字的扩展来构建一张大小为2L（L是编码码表中码字的最大长度)的连续的解码码表[8]。解码的时候只需要一次性的读取L位比特，

6、按其大小到解码码表中查找结果。3.3Hashemian解码方法CAVLC编码时，将短码字分配给出现概率大的符号，而长码字分配给出现概率小的符号。在做CAVLC变长码解码时，设CAVLC码的比特数最长为k，则若每次查一比特，那么多需查k次,使得解码速度太慢；而若每次查k比特，那么所需的LUT表将太大，达到2k个表项，极大地浪费了存储器空间和硬件资源。为了解决这两个矛盾，近年R.Hashemian提出了一种既快速又节约存储器空间的基于多级查找表的变长解码方法。Hashemian解码方法[9]是对二叉树和全码表解码方法的改进。它使用固定的长度H来分割解码二叉树，对长

7、度小于H的码字进行扩展。以图1所示的二叉树码表为例，当H=3时，获得表1和表2所示的Hashemian解码码表和其中的中转码表。5码字码长D结果R码字码长D结果R码字码长D结果R码字码长D结果R000320002800003000115001000012800131400111501021010312010211010115011210113130112110111151000110015100171003171013310115101171013181100411015110171102161110211115111171112160016011610291

8、1210表1Hashemian解码码表