[发明专利]用于二进制算术编码可并行的非零系数上下文建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码的上下文建模技术。

背景技术

随着人们对视频质量要求的提高，高清和超高清视频等新视频应用形式应运而生。在这种高分辨率高质量视频欣赏应用中高码率码流必须实时解码以保证视频的实时播放。

二进制算术编码以其高效的编码效率和低复杂性，而倍受青睐。

现有的二进制算术编码主要包括国际视频编码标准H.264/AVC中的上下文自适应二进制算术编码CABAC和我国视频编码标准AVS中基于上下文的二进制算术编码CBAC两种编码方式，它们的编码框架如图1所示。从图1中可以看出二进制算术编码器编码的对象实质是非零系数二值化后的bin，因此编码过程中的上下文建模过程实质就是要对非零系数二值化后的bin进行上下文建模。

采用上述两种编码方式的熵编码器的编码过程包括：

第一步：二值化：即把非二值(取值不是0，1)的编码元素唯一地映射为一个二进制序列，这个二进制序列被称为bin string，所述这个bin string中的每一个二进制值被称为一个bin；但如果编码元素是二进制数据，则这一执行步骤可以省略；

第二步：上下文建模：为经过上步得到的二值化的bin或者直接获得的二值化的bin选择一个上下文模型，通过这个上下文模型来估计这个bin取值的概率分布，即该bin等于0或者等于1的概率；

第三步：算术编码：利用已经估计出来的bin取值的概率分布，对该bin进行编码，输出相应的码流。

在上下文自适应二进制算术编码CABAC中，非零系数二值化后的bin的上下文模型的公式如公式一和公式二所示：

χAbsCoeff(i,bin_index=0)=4,ifNumLgt1(i)>0max(3,NumT1(i)),otherwise]]>公式一

χ_AbsCoeff(i，bin_index)＝5+max(4，NumLgt1(i))

公式二

1≤bin_idex≤13

其中NumT1(i)表示相对于当前位置i已经编码或解码出来的绝对值等于1的非零系数的个数，NumLgt1(i)表示相对于当前位置i已经编码或解码出来的绝对值大于1的非零系数的个数；

在基于上下文的二进制算术编码CBAC中，非零系数二值化后的bin的第一上下文模型公式如公式三所示：

C_P(L，R)(L^i-1)＝Lmax    公式三

式中Lmax表示相对于当前位置i已经编码或解码出来的非零系数中绝对值最大的值。

通过上述上下文自适应二进制算术编码CABAC和基于上下文的二进制算术编码CBAC的非零系数的上下文模型公式，可以看出它们都能够对变换量化后的系数进行高效的编码，但是在上述两种上下文模型中，在对当前要编码的非零系数的上下文的选择时均需要依赖先前已经编码或解码出来的非零系数的值，这样就导致了上述两种编码方式在上下文建模过程中需要对上下文产生数据依赖关系，降低了它们的数据吞吐率，使得解码器在解码高码率视频流时要花费更多的时钟周期，有时甚至不能解码高码率视频。

发明内容