基于上下文的自适应二进制算术编码--一种适用于视频压缩的新型熵编码

CABAC是一种适用于视频压缩的高效熵编码技术。它采用上下文建模来降低符号问的冗余度；采用递归的二进制算术编码使输出码字的信息量逼近符号的熵率，并有利于实时视频编码；采用自适应机制对视频流进行实时统计特性的跟踪。实验表明，CABAC与UVLC相比，能非常有效地节省码率，但是其复杂度要高一些。     

CABAC在H.264/AVC中的应用

H．264／AVC是由国际电信联盟和国际标准化组织共同制定的新一代视频编码标准。在该标准中，规定了两种熵编码的模式，即基于上下文的自适应二进制算术编码（Context-bsaed Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC）和基于上下文自适应可变长编码（Context-bsaed Adaptive Variable-Length Coding，CAVLC）。其中，CABAC作为一种新型的熵编码方法，将自适应技术、上下文模型化和二进制算术编码有地的结合在一起，达到了较高的压缩效率，CABAC的框架中还使用了一些新颖的方法，使得CABAC在软硬件的实现上更加方便。为了验证CABAC的实际效果，笔者应用参考程序对其进行了直观的测试，实验结果表明：在相同图像质量下，CABAC和CAVLC相比的确能节省较大的平均比特率。     

H.264中的CABAC熵编码研究

H.264在主要档次中采用了基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。CABAC是一种高效的熵编码方法,它在计算的复杂度和编码效率之间作了折衷,建立了基于查表的概率模型,对乘法运算也作了优化。阐述了CABAC的编解码过程,对归一化操作和ModelNumber的选取进行了分析,并将其与CAVLC在编码性能上做出比较。     

H.264/AVC标准中的CABAC应用研究

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。他的熵编码方案采纳了基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)。CABAC是一种高效的熵编码，他利用上下文建模来降低符号间的冗余度，并且能够自适应码流的统计信息，获得很高的编码效率。深入研究了CABAC中的二进制化、上下文建模和自适应二进制算术编码器，并进行了相应的试验。实验结果表明：在相同的图像质量下，CABAC和CAVLC相比节省6％～15％的码率。     

H．264中CABAC算法与CAVLC算法比较和改进

CABAC和CAVLC是H．264中的两种熵编码算法。通过序列foreman和coastguard对CABAC和CAVLC的压缩性能进行了比较,在给定的实验条件下得出CABAC的比特率比CAVLC节省5％～14％,并且随量化步长的增大,比特率节省增多。但是CABAC计算复杂度高,耗时比CAVLC长,所以提出一种改进算法,通过码率控制动态调整QP,将QP和所设定的阈值进行比较,选择不同的熵编码方式,来适应信道传输特性,并实现在压缩效率和计算复杂度之间的折中。     

高效的H.264并行编码算法

 CABAC是H.264/AVC视频压缩标准主要档次中采用的熵编码机制,结合RDO模式选择技术,可以降低20％的编码码率,但是编码器计算复杂度却同时大大增加.对算法进行并行化是有效加快编码速度的方法,但是,由于CABAC具有自适应编码的特点和RDO模式选择对熵编码的使用,使得顺序编码的宏块之间存在着严格的数据相关性,限制了并行编码算法的开发.本文结合基于宏块区域划分的数据级并行编码机制MBRP和码率估计技术,为采用CABAC熵编码机制的H.264编码算法提供了一种高效的并行编码方案:将H.264编码算法划分为模式选择和码流生成两个部分,使之构成典型的生产者-消费者关系;将RDO模式选择中的CABAC替换为码率估计,去除模式选择过程中因CABAC导致的严格数据相关性;对模式选择部分采用MBRP并行机制;码流生成部分由单独的处理器完成,并和模式选择部分实现流水化并行处理.通过4处理器系统模拟器进行实验,发现在保持视频压缩性能几乎不变的情况下,该并行算法的加速比可以达到4.7.     

一种低延迟的HEVC熵编码方法设计

新一代视频编码标准HEVC相比于H.264该编码方式提高了近50%的压缩效率。该标准中采用了CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)作为熵编码的唯一标准,CABAC具有较高的复杂度,因此CABAC的编码速度对HEVC低延迟的实时编码有积极意义。本文则设计了一种低延迟的CABAC编码方法,通过查找表的方式来确定CG(Coefficient Group)之间扫描位置的索引和CG内部之间变换系数扫描位置的索引,并使用内联函数对熵编码中部分函数进行优化。仿真结果表明,相比于HM16.7,本文编码方法速度节省了90.44%左右,相比于X265编码时间节省了3.76%。     

H．264／AVC中二进制算术编码的研究

基于上下文的二进制算术编码（CABAC）是H．264／AVC中采用的一种高效的熵编码方法。本文简述算术编码的基本原理和CABAC的步骤．详细分析了二进制算术编码的过程。     

H.264 CABAC加速器的设计

H.264主要档次采用的CABAC熵编码技术在提高视频压缩比率的同时,严重增加了编/解码的计算复杂度,嵌入式系统由于其低成本低功耗的要求,需要专用硬件加速器来进行CABAC编/解码。设计了一个高性能H.264 CABAC硬件加速器,该加速器可配置为编码或解码模式,高效地实现CABAC编/解码操作。通过性能评估实验,在220 MHz时钟频率下,该加速器能够实现平均147 Mbps(1.5 cycle/bit)的编码速度和220 Mbps(1 cycle/bit)的解码速度。与软件实现相比,加速器获得50倍以上的性能提升。     

基于概率更新机制的自适应混合熵编码

在熵编码引入了一种概率更新的机制,记录每个语法元素的实时概率分布.将基于概率更新的Huffman码和结构码字有效结合,并根据各个语法元素的相关性选择最恰当的上下文模型,充分利用视频信号的多样性进行信息压缩.实验表明,此种基于概率更新的混合熵编码(PUAHC)算法的编码效率和编码复杂度皆介于UVLC和CABAC之间.     

Novel H.264/AVC entropy coding mode decision

In this work, we propose a novel entropy coding mode decision algorithm to balance the tradeoff between the rate-distortion (R-D) performance and the entropy decoding complexity for the H.264/AVC video coding standard. Context-based adaptive binary arithmetic coding (CABAC), context-based adaptive variable length coding (CAVLC), and universal variable length coding (UVLC) are three entropy coding tools adopted by H.264/AVC. CABAC can be used to encode the texture and the header data while CAVLC and UVLC are employed to encode the texture and the header data, respectively. Although CABAC can provide better R-D performance than CAVLC/UVLC, its decoding complexity is higher. Thus, by taking the entropy decoding complexity into account, CABAC may not be the best tool, which motivates us to examine the entropy coding mode decision problem in depth. It will be shown experimentally that the proposed mode decision algorithm can help the encoder generate the bit streams that can be decoded at much lower complexity with little R-D performance loss.     

CABAC熵编码机制下有效的变换域码率估计技术

 CABAC是H.264/AVC视频压缩标准中采用的一种熵编码机制,结合RDO模式选择技术,可以降低20％的码率.在RDO模式选择过程中,需要对编码块的每一种候选模式进行熵编码以获得编码位数,这在很大程度上增加了视频编码的计算复杂度.为了避免复杂的Lagrange耗费计算,本文第一次提出了一种CABAC熵编码机制下的变换域码率估计方法,基于量化变换系数和运动向量差对熵编码位数进行估计.在此基础上,本文将码率估计技术应用在RDO模式选择中,提出了基于码率估计的快速模式选择算法,减少了模式选择的计算时间.模拟结果显示,本文提出的CABAC熵编码机制下的变换域码率估计技术在对编码性能影响不大的情况下,减少了模式选择中51％的率失真耗费计算时间,采用全搜索运动估计算法时,节省33％的总编码时间.     

H．264／AVC中的CABAC编码技术

CABAC是新一代视频压缩算法标准H.264/AVC中采用的新熵编码技术,使用它可以有效提高编码效率,节约码流。这里介绍了CABAC编码中算术编码理论的原理和内容模型的基本类型,并以运动矢量差值MVD的编码方法为例详细分析了CABAC的编码过程。     

H.264/AVC中基于上下文的自适应二进制算术编码

基于上下文自适应二进制算术编码(CABAC)H．264／AVC采用的高效熵编码方法之一,它由二进制化、上下文建模、算术编码三个步骤构成。详细阐述了CABAC的整个编码过程,并对它与VLC／CAVLC在编码性能上作了比较。     

Rate model considering inter-symbol dependency for HEVC inter-frame coding

In this paper, an accurate rate model is proposed for inter-frame coding of high-efficiency video coding, which is useful for rate control. The proposed model considers the effect of entropy coding where the inter-symbol dependency is exploited in context- adaptive binary arithmetic coding (CABAC) for saving coded bits. The mutual information is first predicted to measure the reduction of uncertain information in CABAC, and then the conditional entropy is calculated to estimate the output bit-rate of inter-frame residues. Since the source characteristic also significantly impacts on the building of rate model, a joint Laplacian distribution source at the transform unit levels is employed in the proposed rate model. The experimental results show that the proposed model achieves a better rate-distortion performance in rate control. The proposed approach can be also extended to other video codecs using CABAC for the design of rate models.