[发明专利]一种快速解码CAVLC非零系数幅值的方法

说明书

技术领域

本发明属于数字视频信号编解码技术领域，具体涉及一种解码CAVLC非零系数幅值的方法。

背景技术

H.264/AVC(Advanced Video Coding)由国际电信组织（ITU）和运动图像专家组（MPEG）联合制定而成的国际视频编码标准，目前已经在多媒体音视频领域得到了广泛的应用。H.264/AVC中规定其熵编码可以采用两种方式：下文自适应可变长编码（CAVLC）和上下文自适应算术编码(CABAC）。CABAC具有较高的编码效率，但是编解码的复杂度也大大增加，而CAVLC在编码效率和复杂度上有着较好的均衡。与前一代视频标准如MPEG-1,MPEG-2相比，CAVLC的编码效率有着显著提升。

视频码流中的视频头信息和预测信息一般采用较低复杂度的定长码或指数哥伦布码，而残差系数的信息占据了视频码流的绝大部分，这部分信息的编码需要采用更高效的CAVLC编码方式。CAVLC的码字总共有5类：

1. Coeff_token：本码字代表非零系数的数目和拖尾1的个数（TrailingOnes）。

2. Sign_trail：本码字是拖尾1的符号。每一个符号编码为一比特，0表示正1，1表示负1。

3. Levels：本码字是指TrailingOnes外的其它的非零系数的幅值。

4. Total_zeros：它编码在以反Zig-Zag扫描顺序时第一个非零系数后的总的零系数的个数。

5. Run_before：本码字是指每一个非零系数前的零的个数。

对于硬件解码而言，计算非零系数的幅值是整个CAVLC解码过程中最耗费时间的过程。对于一个长度和高度都为4个像素的图形块，如果采用CAVLC编码方式，有些码字如Coeff_token、sign_trial和Total_zero在解码过程中只需要一次解码，而非零系数幅值的码字最多可以达16个。同时，由于CAVLC引入了上下文自适应的编码方式，当前的非零系数的幅值不仅取决于码字本身，还取决于前一个码字的解码结果，解码时只能按照顺序依次解码每一个非零系数幅值的码字，无法通过单纯增加硬件并行度来提升解码速度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种快速解码CAVLC非零系数幅值的方法, 适用于H.264视频规范所规定的CAVLC解码过程，可以在一个时钟周期内完成两个非零系数幅值的解码。在解码得到第一个码字的长度后，第二个码字的解码过程就可以开始，不必等到第一个码字的所有信息都完成解码。解码过程的输入是待解码的视频码流和前一次解码中用的码表号，输出是两个非零系数的幅值、长度和使用的码表号。具体的解码过程如下：

（1）针对第一个码字，计算其幅值前缀的码字长度和解码后的值（简称幅值前缀的值）；

（2）计算第一个码字的长度；

（3）计算第一个码字的幅值；

（4）针对第第二个码字，计算其幅值前缀的码字长度和解码后的值；

（5）计算第二个码字的两种可能长度和幅值；

（6）更新第一个码字输出的码表号；

（7）针对第二个码字，选择正确的幅值和长度作为输出；

（8）更新第二个码字输出的码表号。

本发明中，通过分析H.264视频标准，优化了码表号的更新过程，将候选的码表号由7个减少到2个。H.264 CAVLC规定了7个可能的码表号，分别为0、1、2、3、4、5、6。本方法根据当前的码表号预测出可能用于下一个码字解码的新码表号。如果当前的码表号为0，那么新码表号为1；如果当前的码表号为1，新的码表号有两个候选值：1、2；如果当前的码表号为2，新的码表号有两个候选值：2、3；如果当前的码表号为3，新的码表号有两个候选值：3、4；如果当前的码表号为4，新的码表号有两个候选值：4、5；如果当前的码表号为5，新的码表号有两个候选值：5、6；如果当前的码表号为6，新的码表号为6。

本发明中，消除了前后码字的相关性，在计算第二个非零系数的幅值和码字长度时，采用2路并行的方法提前开始解码，根据两个不同的候选码表号提前计算第二个码字的长度和幅值，而不是等到第一个码字完全解码结束后才开始，这样可以缩短硬件时序上的关键路径，加快解码流程。

本发明的有益效果：