H264AVC中二进制算术编码的分析与研究.pdf

H．264／AvC中二进制算术编码的分析与研究 张杰童胜 (西安电子科技大学，西安710071) 摘要算术编码是一种高效的熵鳊码方法，已经广泛应用于图像和视频编码申。文中简述了算术编码的基本原理， 介绍了可行的算术编码算法，详细分析了IL264／^Vc的c^B^c中采用的自适应二进制算术编码的算法并对其性能进行了 测试。 关键词算术编码，视频压缩，H．264，Avc，cAB^c。 1引言 对应于第f个符号{，墨出现的概率等于子区间的长度且。将 早在E个世纪60年代．PElias就根据信息论中信源序列积 累概率的概念提出了算术编码的基本思想，但由于计算精度的 问题，直到70年代末算术编码一直停留在理论阶段。此后 彰=咒，p，，一：兰《，，：o，1。¨一l，第J个子区间对应符号 TRissamn等人对算术编码不断改进，算术编码进入实用阶段【”， I=0 H 1989年IaIlwinen等人公布了可行的cAcM算法后“，算术 5fo，，如此递推下去，任意长度的符号序列在【o1)区间内都能找 编码才得到广泛应用，_JEpG2000、MPEG一4以及H．263+等数 到一个子因司【L，刎与其对应，区间的长度凡=H—L等于序列 据压缩标准都采用了算术编码进行熵编码。 出现的概率。编码器只要输出子区间的—邴＆L，解码器就可以 }L2“／Avc是JvT必威体育精装版提出的栅颇编码标准，该标准采 将唯一地解出编码序列。 用H263草案的混合视频编码框架，对框架中各个模块进行了 符号的概率p可以通过两种途径得到：一种是在编码之前 较大的改进，基于上下文的自适应二进制算术编码(cABAc) 对信源进行统计得到每个符号在序列中出现的概率。在编码过 是H264／Avc采用的新熵编码算法之一，用于对宏块层的语法 程中不再改变，对应的编码称为静态算术编码；在实时通信中， 元素进行编码。cABAc将自适应二进制算术编码与 我们无法提前对信源进行统计，这时可以采用另外一种方法， H．264／Avc中宏块之间语法元素的关联性相结合，有效地减少 在编码过程中对已编码的序列进行统计并更新之前的统计结 了编码的比特数。 果，随着编码的不断进行，编码器内的，将趋于整个序列的统 2算术编码的基本思想 计结果，这样的编码过程称为自适应算术编码。 简单的自适应算术编码算法如下： 假设信源的输出取自符号集s=(％，曲，…，5¨l，s的概 10w。00： 率分布用向量p2(岛，岛，_只_)表示，其中∑只=1。按照 11igll=10： Ⅻ while((c=getc(inpu0)12EoF){ 这个概率分布，我们将区间[o，1】分成n个子区间 r扪ge=11igh—10、¨ 【厶，厶+足】，f=o1，…，n一1，其中，R=只，‘表示于区间的