[发明专利]一种H.264标准CAVLC残差系数的解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频及图像编解码的领域，特别涉及一种H.264的上下文自适应变长编码(CAVLC)残差系数的解码方法。 

背景技术

最新国际视频编码标准H.264规定其熵编码可以采用CAVLC或者上下文自适应的算术编码(CABAC)，其中，CAVLC的效率比MPEG-1、MPEG-2标准中采用的变长编码提高许多，而计算复杂度比CABAC低了许多，在编码效率和复杂度之间取得了很好的折中，H.264协议标准特别推荐在面向视频监控、视频会议等基本层应用中采用该技术。这些应用要求码流实时解码，而在CAVLC中，对不同语法元素采用不同的解码方法：对宏块类型、运动矢量等采用直接或间接的指数哥伦布码进行解码，而残差系数的解码由于需要对编码中产生的所有码字逐一解析，比较复杂从而速度较低。码字具体包含非零系数的数目和拖尾系数数目的二元组coeff_token<TotalCoeff，TrailingOnes>、拖尾系数的符号位、非拖尾的非零系数的幅值、最后一个非零系数前0的数目和每个非零系数前0的个数。 

残差系数解码时间主要消耗在非零系数的数目以及拖尾系数的数目的二元组的解码上，该码字的解码不仅需要进行码表切换，更主要的是受H.264协议标准提供的一维码表限制，在码字解析过程中，需要逐比特读入码字，每读入一个比特就要在码表中遍历，以判定已经读入的部分是否为一个有效码字，直到已经读入的比特串能够与码表中某个码字匹配为止，从而导致在解码过程中需要反复进行读操作和比较操作，效率很低。 

对于非拖尾的非零系数的幅值解码，前导0的个数的确定也消耗了大量时间，因为只能逐比特判断是否为0，直到读到1为止。 

鉴于以上问题，CAVLC算法自2003年确定采用之后，已经出现了一些实现方案。文献1(Hsiu-Cheng Chang，Chien-Chang Lin and Jiun-In Guo，“A Novel Low-Cost High-Performance VLSI Architecture for MPEG-4AVC/H.264 CAVLC Decoding”，Proc.ISCAS 2005，pp.6110-6113，23-26 May 2005)公开了CAVLC解码的VLSI(Very Large Scale Integration，超大规模集成)设计，文献2(Xing Qin，Xiaolang Yan，“A memory and Speed EfficientCAVLC Decoder”，Proc.VCIP 2005，pp.1418-1426，Jul.2005)公开了一个可编程的VLSI设计，文献3(清华大学申请的专利“一种基于上下文自适应变长解码的方法”，公开号200610041780.X)在此基础上提出了一种存储要求更低、速度更快的面向集成电路的CAVLC解码设计方法。以上各方法都是针对CAVLC的集成电路设计而提出的，依赖于集成电路设计这一平台，并不适用于通用CPU或者DSP等平台上的软件实现。文献4(韩国C&S技术有限公司申请的专利“用于快速上下文自适应可变长编码的H.264解码方法”，公开号200610002800.2)公开了一种三维码表，可用于CAVLC软件解码实现。然而，此方法无论内存开销，还是运算量都比较大，从而运算速度较慢，存在进一步优化的可能。 

同时，以上文献都是针对早期版本的码表进行优化设计，在最新的H.264标准中，对原有码表进行调整，还特别增加了nC＝＝-2的码表。本发明针对新H.264协议标准制定的码表设计了CAVLC解码方法。 

发明内容

本发明的目的对现有解码方法所存在运算量较大，运算速度较慢的问题予以改进，提供一种高效率的上下文自适应编码系数的可编程解码方法。 

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种H.264标准CAVLC残差系数的解码方法，在对残差系数进行由高频向低频的Z字形扫描之后，对所有码字顺序逐一解析，包括下列步骤： 

基于码表解码非零系数的数目和拖尾系数数目的二元组，其中码表包含前导0的个数、信息位长度和信息的三维参量，不同信息位长度对应按照所述信息位长度读取的信息； 

解码拖尾系数的符号位； 

解码非拖尾的非零系数的幅值； 

解码最后一个非零系数前0的数目； 

解码每个非零系数前0的个数。 

根据本发明的另一方面，基于码表的非零系数的数目和拖尾系数数目的二元组解码进一步包含下列步骤：