基于上下文的自适应二进制算术编码研究

第39卷第6期2005年6月

JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)

浙 江 大 学 学 报(工学版)

Vol.39No.6Jun.2005

基于上下文的自适应二进制算术编码研究

谢 林,虞 露,仇佩亮

(浙江大学信息与电子工程学系,浙江杭州310027)

摘 要:针对视频编码标准H.264中基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)的复杂度高和存储空间大的问题,提出了一种简化的编码器模型.在对CABAC熵编码器进行理论分析后,给出了CABAC的编码效率公式,进而推导出不同概率时的理论最优量化点集合;通过调整CABAC中消除乘法运算的编码器的区间精度和倍乘系数,研究了这些参数和量化点集合对CABAC的编码效率和存储空间的影响,获得了该种简化模型,并利用此编码模型对不同特性的图像序列进行测试.仿真结果表明,该模型能够在编码效率降低不多的情况下,大大降低复杂度和存储空间,适用于对存储空间要求较高的视频通信.

关键词:熵编码;算术编码;码率

中图分类号:TN919.8 文献标识码:A 文章编号:1008973X(2005)06091005

Researchoncontex-tbasedadaptivebinaryarithmeticcoding

XIELin,YULu,QIUPe-iliang

(DepartmentofInformationScienceandElectronicEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)

Abstract:Tosolvetheproblemofhighcomputationalcomplexityandlargememoryspaceincontext-basedadaptivebinaryarithmeticcoding(CABAC)ofthevideocodingstandardH.264,anewsimpleencoderschemewasproposed.TheoreticalanalysisofCABACentropycodingarchitectureyieldedaformulaforcalculatingthecodingefficiency,andoptimalquantizationpointsetsfordifferentprobabilitieswereobtainedfromthisformula.Afteradjustingtheprecisionoftherangeandscalingfactorinthemultiplication-freeadaptivebinaryarithmeticcoderinCABAC,theeffectsoftheseparametersandthequantizationpointsetsonthecodingefficiencyandmemoryspacefortheCABACentropycodingwereinvestigated,andthenewencoderschemewasthensetup.Theexperimentalresultsondifferentpicturesequencesunderthisschemeshowthatthememoryspaceandcomputationalcomplexitycanbereducedgreatlywithoutmuchdecreaseofthecodingefficiency.Thisschemeisefficientinthevideocommunicationwherelessmemoryspaceisprovided.

Keywords:entropycoding;arithmeticcoding;bitrate 视频编码标准H.264采用的熵编码方式有两种[1]:通用可变长编码(universalvariablelengthcoding,UVLC)和基于上下文的自适应变长编码(context-basedadaptivevariablelengthcoding,CAVLC)相结合的编码方式,和基于上下文的自适应二进制算术编码(context-basedadaptivebinaryarithmeticcoding,CABAC)方式.其中CABAC在

收稿日期:200401

保证图像质量的情况下,输出码字的信息量可以逼

近符号的熵率[2],但是由于CABAC编码过程中要用到大量的码表、上下文模型以及中间变量等,使用CABAC编码比使用UVLC编码要多大约40%的运算量,它的复杂度要高于UVLC,而且需要更大的存储空间.

CABAC熵编码使用了一种全新的消除乘法运

30. 浙江大学学报(工学版)网址:www.wendangwang.com

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(60333020).

),,cn