[发明专利]高吞吐率CABAC解码器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频熵编码领域，特别是一种高吞吐率CABAC解码器设计方法。

背景技术

目前最新的国际视频压缩标准H.264提高编码效率的一个关键技术是使用熵编码。其中基于上下文的自适应二进制算术熵编码缩写为CABAC，该技术将片作为算术编码的生命周期，对一个片内可能出现的数据划分为399个上下文模型，每个模型均有自己的CtxIdx(上下文序号)，每个不同的字符依据对应的上下文模型，来索引自身的概率查找表。CABAC通常包括二进制化、上下文分配、概率预测和二进制算术编码等处理过程，而且数据处理多为串行化，计算开销大，实现并行化处理难度大。

发明内容

本高吞吐率CABAC解码器设计方法主要针对高清数字电视HDTV的应用。本发明支持H.264主要档次的宏块自适应帧域编码工具和H.264扩展档次的8x8变换，这些都是HDTV应用中的必要工具。

本发明的目的是通过以下部分组成实现的：

1.系统整体架构描述：整体架构包含宏块解码级设计、残差数据级设计、宏块信息级设计这三部分。其中宏块解码级设计以分析器为主体，完成宏块信息访问、CABAC解码控制、分片头信息解码的功能。残差数据级设计的用途是解码出来的残差数据将被送往交叉双堆栈，并由交叉双堆栈将该数据重排序为光栅扫描顺序。宏块信息级设计完成系统信息控制、预测数据缓存及提取的功能。

2.分析器的实现描述：分析器包括前向决策分析引擎和旁路分析引擎。前向决策分析引擎由2个常规决策解码引擎组成，可以在同一个时钟周期内解出2个二进制数据。当不需要同时解出2个语法元素SE时，就关闭前向决策分解，如mb_skip_flag这种情况；当第一个二进制数据等于设定值时，就使用前向决策分解。旁路分析引擎由4个相连的双列旁路分析引擎实现，在非0系数多或者大的时候使用，根据模式选择信号决定使用变化模式还是遇0中止模式。变化模式可以在一个时钟周期内解码1～4个二进制数据；遇0中止模式持续解码直到二进制数据的值为0。

3.交叉双堆栈描述：本发明的交叉双堆栈支持不同的扫描顺序，如帧编码的Zig-zag序列、场编码的场扫描序列、4x4变换序列和8x8变换序列，并且是各个排序功能在硬件上的共享。

前向决策分析器的使用使得CABAC处理在H.264标准协议原有基础上减少了62％的时钟周期。本发明使用0.18μm TSMC，集成了34955个逻辑门，占用3528个缓存比特位，可以工作于105MHz，吞吐率为60Mbps，最高工作频率为140MHz。本发明可用于高清数字电视应用，支持HD1080(分辨率1920x1088)30fps的使用。

附图说明

下面结合附图做一些说明。

图1.系统整体架构框图。

图2.前向决策分析框图。

图3.前向决策分析设计图。

图4.旁路分析框图。

图5.旁路分析设计图。

具体实施过程

对高吞吐率CABAC解码器设计方法，具体实施步骤描述如下：

1.根据前向决策分析框图和设计图完成前向决策分析器的电路设计。

2.根据旁路分析框图和设计图完成旁路分析器的电路设计。

3.完成交叉双堆栈的设计。

4.根据系统框架完成全系统的整合。