[发明专利]一种基于哈希表查找的CAVLD方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于哈希表查找的CAVLD方法。

背景技术

H.264/AVC是由ITU-VCEG(International Telecommunications Union Telecommunication)国际电信联盟视频编码专家组 和 ISO/IEC ( International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission)国际标准化组织、国际电工技术委员会共同制定的一种比较先进的关于视频压缩编码的国际标准。由于它具有高效率的编码压缩性能、友好网络的接口和在较小带宽上能提供高质量视频图像传输的特点，因而在移动视频通信和图像存储压缩等领域得到了广泛的应用，被普遍认为是最有影响力的行业标准。CAVLD（Adaptive Variable Length Decoding）是H.264/AVC标准中一种常见编码熵解码方式，由于它可以根据视频流的不同在多组结构不同的码表中进行动态的切换，进而实现大大提高视频编码效率和质量目的。然而, CAVLD在提高视频编码效率和质量同时，但因其频繁地查找VLTs(Variable Length Tables)，因而消耗了视频解码器大量的功耗，所以说，H.264/AVC高性能的获得是以增加其解码器功耗为代价的。

众所周知，频繁进行表查找操作会消耗大量内存和查找时间，进而产生一个大的功耗消耗。然而在标准H.264/AVC中，CAVLD需要去解码五个语法元素：Coeff_token，T1s, Level, Run_before 和 Total_zeros。其中解码Coeff_token，Run_before 和 Total_zeros三个语法元素需要频繁查找可变长码表解码，因此CAVLD中码查找花费了H.264/AVC视频解码器大量内存和查找时间，进而消耗其大量的功耗。所以如何在CAVLD减少频繁的码表查找操作，进而去减少查找可变长码表时的内存消耗和时间，节约解码器的功耗，成为我们当前关注的一个重要问题。针对上述这个问题，已有一些学者开展了一些研究并提出了一些很有价值解决方案。

在硬件设计方面，宋娜等人提出使用 Verilog HDL技术实现了CAVLD解码器， 用简单的加法操作实现耗时的查表操作，提高了解码速度。Heng等人提出一种组合所有码表成一张码表，然后再利用子码表的形式进行组织和查找这张码表的方法；Lee等人提出一种利用流水线的结构实现常规操作方法；Wang等人设计出一种低功耗高性能的新型解码器去提高CAVLD整体解码性能；Fang等人则提出利用CMOS和 FPGA技术联合作用共同去提高CAVLD解码性能。在软件设计部分，一种基于二叉树表查找通用方法被提出去提高CAVLD解码查表时间性能，但由于它获取内存存在一些不确定性，导致这种方法在一些系统中并不是十分有效。李芬等人提出[14]根据码字前缀的不同划分码表，缩小了查表的范围，减少对整个码表的遍历 实现减少长码字解码的时间。Moon等人提出利用整数算术运算符去实现Run_before 和 Total_zeros元素的码表查找方法，从而可大大减少CAVLD解码查表时内存和时间的消耗；Lu等人提出一种新熵解码算法，可提高75.1%-82.7%解码时间。Lee等人则提出一种新的码表结构和新查表方法，以极大减少解码查表时内存消耗和提高解码查表速度。Kim等人提出利用基于整数算术运算符的方法实现了除了Coeff_token和Run_before元素外的其它元素表查找方法，从而大大节省查表内存消耗和减少查表时间。韩晶晶等人提出把CAVLD码表进行划分为区域，精确查表范围，再进行熵解码的查表过程优化方法。Uchihara等人针对CAVLD 中level编码变动问题, 提出了一种快速变动方法,此方法能够减少70%的CAVLD幅值变动消耗能量.针对软件CAVLC解码器结构，Uchihara等人又提出一种基于幅值长度提取方法，所提方法能够提高22%解码器速度。

本发明主要针对当前H.264/AVC标准中CAVLD过程中TLSS在查找码表时存在占用内存大，花费查表时间长，消耗码表存储空间多的问题，提出了一种基于哈希表查找的CAVLD方法，在码表查找过程中使用了哈希表查找技术，减少了码字后缀和码长的查找操作次数，节约了查找码表时内存消耗和查找时间，进而节省了CAVLD中功耗。本发明改进了标准CAVLD中TLSS方法，对现有的CAVLD中查表技术做了扩展，大大提高了CAVLD解码性能，使其能够适合于移动环境下具有小面积，低功耗和快反应的嵌入式产品解码需求。