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。     

一种低硬件消耗的CABAC编码器研究与实现

基于上下文的自适应算术编码(CABAC)是H.264标准中的一个重要创新.通过算术编码与自适应上下文模型的结合使其可以获得很高的压缩比,相对于CAVLC其可以获得9%～14%码率的降低.CABAC作为一种新型的熵编码方法,其将自适应技术、上下文模型化和二进制算术编码有效的结合在了一起,并采用查表的乘法与概率估计,使得CABAC在硬件实现方面比较方便.在此提出了一种适用于1080P(@30Hz)的低硬件消耗的CABAC编码器,采用SMICO.18μmCMOS工艺实现,其理想速度可以达到200MHz.该编码器可以应用于高清视频编码领域.     

H.264中CAVLC的分析与实现

本文主要分析了H.264中的熵编码的基本原理及其CAVLC的原理,并对CAVLC的实现进行了深入的分析。最后提到了CABAC的主要特点,并对CAVLC与CABAC两种编码技术进行了详细的比较。     

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。     

基于ADSP-BF561的H.264熵编码实现及优化

熵编码是影响H.264编码器效率的关键模块之一.本文基于ADSP-BF561硬件平台,深入研究了基于上下文的自适应变长编码(CAVLC),并在此基础上根据DSP的硬件结构和指令,对模块各个部分进行针对性的优化.实验证明,经过优化后的熵编码模块大幅度地提高了运算效率,满足实时性的要求.     

CAVLC编码算法及高速熵编码器的FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)熵编码方法,但标准并未明确规定CAVLC的具体编码方法。从CAVLC的解码原理出发,详细分析H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出一种应用于H.264/AVC标准的高速CAVLC编码器方案,设计中综合采用了多时钟域处理技术与并行处理技术,提高了系统的处理性能;通过算术运算替换部分静态码表,降低系统对存储资源的消耗。给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA硬件实现方法。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达107.97MHz,编码时延小于36个时钟周期,能满足对高清、实时应用的编码要求。     

H.264熵解码器的研究与实现

在H.264/AVC标准中,基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)解码算法的复杂度较高。为此,提出一种基于熵解码算法的新型熵解码器,在对视频压缩码流实现熵解码的过程中,引入并行处理方式,并改进二叉树法。通过采用QuartusⅡ7.2版环境波形仿真和FPGA硬件实现方法进行实验,结果表明该熵解码器在硬件资源节省和解码速度方面具有较好的性能。     

基于HEVC的CABAC硬件解码器设计

首先分析了高效视频编码(High Efficiency Video Coding,HEVC)编码标准,对HEVC的新特性进行总结,并给出HEVC解码器整体架构。其次提出基于熵解码部分优化的硬件解码器架构,并进行仿真验证。最终通过与HM12.0软件评测结果的对比,证明所设计的上下文自适应二进制算数编码(Context Adaptive Binary Arithmatic Coding,CABAC)硬件解码器性能能够满足解码要求。     

H.264标准中的CAVLC编码算法与FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用CAVLC（基于上下文的自适应可变长编码）熵编码方法,但标准并未给出详细的CALVC编码句法。从CALVC的解码原理出发,详细分析了H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出了一种应用于H.264标准的快速低功耗CAVLC编码器结构,给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA实现方法,并对较复杂的几个模块进行了算法和结构上的优化,降低了实现的复杂度。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达100 MHz,能满足对高速、实时应用的编码要求。     

基于概率估计更新的CABAC加速算法

基于上下文的自适应二进制算术编码（context-based adaptive binary coding,CABAC）是一种高效的熵编码方法,但是其高计算复杂度制约了该算法的编码速度,已成为其应用的一个主要瓶颈。为解决此问题,在分析CABAC算法及其计算复杂度的基础上,对其概率估计更新部分进行了改进,提出了一种提高其编码速度的有效方法。该方法首先以N个符号的包为单位进行编码,仅每个包编码完成后再进行一次概率估计的更新,因而成倍地降低了概率估计更新的频度。实验数据表明,该方法较以往的方法使CABAC的编码速度平均提高了133%~307%,同时编码效率平均下降187%~298%。     

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。     

一种可实现零内存存取的CAVLC解码算法

在基于上下文的自适应可变长度编码(CAVLC)解码算法中,对非结构化自适应可变长度编码码表进行解码时需要反复查找码表进行码字匹配,从而导致解码速度慢和需要大量内存存取的问题。为此,提出一种可实现零内存存取的CAVLC解码算法。将CAVLC码字前缀0的个数作为一级索引,同时通过一级索引获得输入码流的可能长度。将码字后缀作为二级索引并获得码字的值,直接通过码字快速获得解码结果。对于确定的输入码字,只需通过无码表查找代码操作即可得到对应的解码输出。测试结果表明,该算法不仅可以实现零内存存取的CAVLC解码,而且其解码速度比标准算法提高了45%。     

基于上下文自适应算术编码的设计与实现

实现了经典算术编码的流程设计,提出基于上下文自适应算术编码的算法。建立了基于上下文的多阶自适应的概率模型,使其符号的压缩码长尽量的接近其熵值。     

基于H.264 的混沌视频加密系统

为了解决视频信息的安全问题,提出了一种基于视频编码标准H．264／AVC的混沌视频加密算法。利用流密码加密简单、运算速度快等优点,采用Logistic离散混沌序列对H．264／AVC标准的CAVLC（基于上下文的自适应变长编码）熵编码阶段的码流进行加密,并从算法的安全性、加密效率等方面进行分析。试验结果表明：该加密算法在保证视频内容信息安全性的前提下,不改变码流的结构,具有良好的实时性和快速性。     

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.     

视频通信技术的新突破

宝利通宣布首次在实时视频通信系统中支持H.264 High Profile标准,是一种领先的视频压缩技术宣布正式进入视频通信商用市场。虽然H.264标准已经是一个非常成熟且广泛采用的视频压缩标准,但目前在视频通信系统中普遍采用的还只是它的基本画质标准,称为H.264 Baseline Profile。而high profile标准则是在H.264体系中最高效的视频编码技术。例如,它采用了一种叫做文本自适应二进制算法编码CABAC技术,其编码效率大大高于采用UVLC(通用可变长编码)/CAVLC(文本自适应变长编码)的Baseline Profile标准。     

基于上下文的自适应二阶二进制算术编码算法

H．264是国际上最新的视频编解码标准，是未来几年内视频编码技术研究的主要方向。基于上下文的二进制算术编码算法（CABAC）是H．264中一种能适应信号统计特性的变化，容易达到渐进性能的高效率的熵编码算法。提出了基于CAB-AC的二阶二进制算术编码算法（2-CABAC），把待编码比特流binstring转换成theta string，通过对theta string进行编码提高对bin string的压缩比。给出了2-CABAC的原理、设计方法和程序流程。测试结果表明，与CABAC相比较，2-CABAC明显提高了压缩比。最后，对转换函数Phi的设计进行了讨论。     

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。     

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。     

一种基于CAVLC解码的快速码表查找算法

在分析和研究基于上下文的自适应可变长度编码(CAVLC)码表结构特点的基础上,结合码表统计规律,提出一种新的CAVLC解码码表查找算法。根据码字前缀0的个数和码字长度之间的关系共同决定输入码字后缀位数和数值,实现对输入码流的快速确定,对确定的输入码字,只需再查一次表便可以得到其对应的解码输出。测试结果表明,该优化算法在解码查表速度方面比原算法提高约20%。