基于上下文的自适应二进制算术熵编码

H.264在主要档次中采纳了基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）的熵编码方案。深入研究了CABAC的二进制化、上下文建模和自适应二进制算术编码器,并利用测试模型进行测试,实验结果表明：在相同测试序列下,CABAC和CAVLC相比的确能节省较大的比特率。     

高效的CABAC熵编码器体系结构

CABAC是H.264/AVC视频压缩标准主要档次中采用的熵编码机制,其压缩效率比基本档次采用的CAV-LC高20%.由于其中的上下文管理和算术编码需要进行很多存储器访问和ALU操作,CABAC计算复杂度较高,在传统的可编程器件中实现效率较低.本文设计实现了一种七级流水的CABAC熵编码器体系结构,通过将上下文存储器访问、算术编码和正规化、码流输出等任务均衡地分配到七栈流水线中,可以高效地进行二进制算术编码,最终实现每个节拍处理一个二进制符号.采用Verilog HDL语言实现该体系结构的RTL级模型,模拟结果显示其编码结果和JM10.2完全一致;在0.13μm CMOS标准单元工艺典型条件下进行综合,提出的流水线结构工作频率可以达到1.2GHz,从而可以满足RDO模式下SIF格式视频和非RDO模式下HD视频的熵编码需求.     

H.264/AVC中的熵编码技术分析与研究

H.264/AVC是由国际电信联盟(ITU)和国际标准化组织(ISO)共同制定的新一代视频编码标准。该标准的残差数据熵编码方案采用了基于上下文的自适应可变长编码CAVLC与基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。阐述了两种熵编码的基本原理,并对其性能进行了相应的实验测试。结果表明:在相同的图像质量下,CABAC熵编码计算复杂度较高,但较CAVLC熵编码有较大幅度的编码增益,可节约6%-12%的码率。     

一种高效的CABAC解码器硬件结构设计

相对于其他熵编码而言,基于上下文的自适应二进制算术熵编码（CABAC）具有更大的数据压缩率,但由于其运算复杂,访问存储设备频繁,导致编／解码率较低。针对影响CABAC解码速度的“瓶颈”问题,提出了一种高效的CABAC解码器硬件结构,包括新的存储访问方式、优化的解码核心单元结构以及子解码器级联的方式。实验结果表明,该硬件结构可显著提高CABAC的解码效率。     

高清CABAC解码器的优化设计和实现

针对基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)解码过程中数据依赖性强、并行度低的问题,提出一种优化的硬件结构来实现H.264/AVC高级档次高清视频序列的实时解码。该结构基于二级存储结构,采用语法元素合并和预测技术,对解码判决过程进行优化并对反二值化模块的电路进行复用。测试结果表明,该系统在较小的面积下能达到较高的性能,在FPGA上可以满足高清视频序列的实时CABAC解码需求。     

H.264中自适应二进制算术编码器的FPGA实现

H.264是目前国际上最新、最有前途的视频压缩标准,基于上下文的自适应二进制算术编码是H.264中一种高效的熵编码,但算法比较复杂,执行速度不高。本文提出一种基于流水线的自适应二进制算术编码器的FPGA结构。在实现过程中,对原有的软件流程进行了部分改进以满足硬件实现要求,采用流水线及并行处理技术设计整个电路。     

一种新型H.264 CABAC编码器硬件结构设计

提出一种基于H.264的上下文自适应二进制算术编码器硬件设计方法。本设计中包含一个由二进制化以及上下文模型组成的14组并行上下文对产生器,一个抓取邻近区块数据的三级流水线结构以及一个内含前馈处理且融合三种模式的四级流水线结构的算术编码器。该算术编码器可以一个时钟处理一个位元;整个设计平均每个时钟处理0.77个位元。     

优化的JPEG2000算术编码器结构

各种并行位平面编码算法极大提高了上下文/符号数据对的产生速度,与此同时,算术编码算法的串行本质却严重限制了这些数据对的编码速度。因此,算术编码器(AE)已经成为JPEG2000系统的瓶颈问题。本文分析了现存各种算术编码器结构的缺陷,并提出了一种优化的单输入三级流水线结构。FPGA实现结果表明,本文结构以最小的硬件代价(1100 ALUTs和365 registers)获得了最优的实际数据吞吐率((133N)/(N+2))。     

基于CAC的数字视频安全编码研究

对于视频压缩领域,基于上下文的自适应编码(CAC)是一类新出现的高效熵编码方法。为了对数字视频进行实时安全编码,提出了一种基于CAC的数字视频安全编码方案,并首先建立了以CAC安全编码器为核心的安全编码链,然后给出了基于上下文的自适应二进制算术安全编码(CABASC)和基于上下文的自适应变长安全编码(CAVLSC)两种安全编码操作。实验结果表明,该方案具有较好的安全性、实时性和软件易实现性,可作为进一步研究CAC安全编码的基础。     

基于运动矢量差（MVD）的CABAC新算法*

在H.264/AVC视频编码标准中,基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）主要应用于主要档次中,并且具有较高的压缩效率。首先分析了CABAC编码原理和运动矢量差（MVD）各分量的上下文模型选择原理,而后提出了在帧间编码分割块尺寸下,充分地利用当前块MVD与当前块MV的相关性、当前块MVD与已编码相邻块MVD的相关性以及当前块MVD中各分量之间相关性的CABAC优化算法（CABAC₁算法）。通过实验表明:较基准CABAC算法,CABAC₁算法一方面能有效地降低2%左右的编码时间及确保了编码序列的视觉质量;另一方面能够有效地节约在编码中帧间编码帧的码流（比特流）,其中P帧平均节约了10%左右的比特流,B帧节约了5%左右的比特流。因此,CABAC₁算法是一种有效的优化算法。