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。     

H.264/AVC中二进制算术编码的分析与研究

算术编码是一种高效的熵编码方法，已经广泛应用于图像和视频编码中。文中简述了算术编码的基本原理，介绍了可行的算术编码算法，详细分析了H．264／AVC的CABAC中采用的自适应二进制算术编码的算法并对其性能进行了测试。     

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。     

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。     

基于HEVC的CABAC二进制算术编码器的FPGA实现

本文基于H.265/HEVC视频编码标准,实现了CABAC编码中二进制算术编码器常规编码模式下的一种硬件流水线结构,根据算法特性设计并优化了编码器的硬件架构,将概率状态数据储存在SRAM中,并使用查找表优化概率估计更新运算;对编码数据进行打包处理,简化概率估计更新带来的计算,以优化视频数据流编码速度;二进制算术编码采用多级流水线结构,支持四路并行编码。仿真结果表明,本文的硬件CABAC二进制算术编码器平均每时钟周期可以完成4个bin的编码,符合较高帧率的1080p视频实时编码要求。     

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的熵编码

H.264是ITU-T制定的一种新的视频压缩标准，同时也是MPEG-4的第十部分。H.264有着十分优秀的压缩性能。本文主要分析了H.264的两种熵编码方式：统一的变字长编码（UVLG）和内容自适应的二进制算术编码（CABAC），并对两种编码方式做比较。     

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中二进制算术编码的硬件实现

H.264标准中的二进制算术编码算法复杂,用软件实现起来速度慢,编码一个信号需要多个时钟周期。结合硬件实现特点,对算法流程进行合理优化,采用流水线设计方法,电路结构采用Verilog HDL进行RTL级描述,在Synplify平台上进行FPGA综合,介绍了H.264中二进制算术编码的FPGA实现方案。编码速度达到1 b/cycle,工作频率达到75.7 MHz,完全可以应用于视频图像的实时编码中。     

差分动态二进制化的二进制算数编码

JCT-VC组织公布的HEVC协议草案沿用了H264的CABAC,改进了二进制化过程。在阐述高性能压缩算法CABAC的同时,创新性地提出了动态二进制化算数编码,并预先对数据进行差分。最后,通过压缩Java文件实验证实差分动态二进制化算数编码在压缩率方面有较大的提高,高于PAQ和CABAC。     

AVS＋熵编码关键技术比较研究

AVS＋是我国2012年颁布的新一代视频编码标准。AVS＋中采用了两种熵编码方法,一种是基于上下文的自适应变长编码CAVLC;另一种为基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。已经有人对H.264标准比较了两种编码体制的优劣,本文针对AVS＋编码应用,简述分析二者算法原理,对照比较其特点,通过测试表明CABAC耗时稍长,但是比CAVLC更加高效。     

一种用于并行H.264编码器的语法元素级分组并行算术编码器体系结构的评估

 设计了一种语法元素指令流驱动的全流水CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)熵编码VLSI结构,并对提出的语法元素级分组并行算术编码器的体系结构进行了设计和开销评估.该并行方法可以与现有符号级并行算法正交,可同时使用,适合大规模片上并行视频编码器;相比标准CABAC,增加约55%的晶体管即可实现2倍以上的符号处理加速比和>1Gbin/s的吞吐率.     

一种快速有效的自适应算术编码

介绍了算术编码的原理和基于模型的自适应算术编码算法，并利用二进制索引树这样一个高效率的数据结构对传统的0阶自适应算术编码进行了改进。实验表明，无论对于高度集中的数据集还是对于分布较为均匀的数据集，在运行时间上新算法都有较大的改进。     

自适应算术码及其解码器的硬件实现

H.264／AVC是由联合视频小组（JVT）在2003年5月提出的最新视频压缩标准。基于上下文自适应二进制算术编码（CABAC）是H．264／AVC提高编码效率最重要的工具之一。本文提出了一种CABAC解码器体系结构。极大地提高系统性能和解码速度，可以实现对高清码流的解码。     

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。     

H.264/AVC标准中基于CABAC的数字视频加密研究

分析和总结了用于新一代视频编码标准H.264／AVC加密的候选域，在此基础上提出了一种新的基于CABAC（基于上下文的自适应二进制算术编码）的数字视频加密方案，并给出了2种安全加密操作：RCME（规则编码模式加密）和BCME（旁路编码模式加密）实现了残差系数码字、运动矢量差码字和帧内预测模式的加密保护。实验结果表明，该方案具有较好的安全性、编码效率和误码顽健性。     

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。     

H.264/AVC算术编码的优化实现

在H．264视频压缩标准中采用了高效的算术编码CABAC方案，CABAC提高了编码效率，但同时增加了编码复杂度。分析CABAC的复杂度，指出CABAC优化方向，提出其低复杂度实现算法。主要从上下文模型、重要图和宏块类型的CABAC编码3个方面对CABAC软件算法进行了优化，并在JM参考软件中进行了验证，实验结果表明CABAC的编码复杂度降低了40％。     

基于熵编码的立体视频加密与信息隐藏算法

针对立体视频的安全性,该文提出一种基于熵编码的立体视频加密与信息隐藏算法。首先,结合立体视频编码结构,分析误差漂移的物理机制,并根据立体视觉掩蔽效应,确定左右视点的加密帧和隐秘信息待嵌入帧。其次,在基于上下文自适应二进制算术编码(CABAC)的熵编码中,通过等长码字替换技术,实现立体视频的加密和信息隐藏。实验结果表明,视频码流经加密与信息隐藏之后格式兼容、比特率不变,视频感知质量无明显下降,在计算复杂度和码率增加率上有显著优势。