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基于上下文的二进制算术编码 　　基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）是一种体现了新思想、具备新特点的新型二进制算术编码方法。它的主要面对视频流的相关统计特性，其特点在于采用了高效的算术编码思想，充分考虑视频流的数据特点，大大提高了编码效率，针对视频数据流处理的H.264/AVC即采用了这种新的二进制算术编码。 　　CABAC的基本编码步骤可分为三步：1、二进制化；2、上下文建模；3、二进制算术编码。第一步主要是将非二进制的各语法元素值转换成二进制的比特序列，如果语法元素本身是二进制的，则该步骤可省略；第二步主要是为已二进制化的语法元素的比特序列的每一位提供概率模型，进行概率预测；第三步则进行二进制算术编码，在CABAC中，有两种编码模式，一种叫做“regular coding mode”，另一种叫做“by pass coding mode”，其中“regular coding mode”采用了上下文建模，而“by pass coding mode”为了加快编码速度不采用上下文建模，整个编码过程如下图所示。 　　图3.4　CABAC编码流程图 　　CABAC基本步骤简述： 　　首先是二进制化：为了降低算术编码的复杂度，提高编码速度，CABAC采用了二进制的算术编码，而非其它多进制的算术编码，为此需要事先将每一语法元素转换成独一无二的二进制序列，在H.264中称BIT STRING，同时为了便于后面的算术编码，尽可能降低编码复杂度，应该尽可能减小二进制序列的大小，CABAC采用了4 种基本二进制转换方式：Unary Binarization，Truncated unary Binarization，kth order Exp-Golomb Binarization和Fixed-length Binarization，相应的有4种二进制码Unary code，Truncated unary code，kth order Exp-Golomb code和Fixed-length code。 　　接下来是上下文建模部分：所谓上下文建模，就是建立概率模型，对每一位待编码的比特值和概率进行预测。这些模型可分为4种类型。第1种类型的模型必须根据它相邻的已编码的语法元素构成。第2种模型仅局限于对宏块类型和子宏块类型的应用。第3种和第4种模型仅用于残余数据的编码。下表给出了H.264/AVG中的所有语法元素和它们所用到的上下文模型索引的对应关系。 语法元素（SE） 片类型（Slice type）SI I P,SP Bmb_skip_flag – – 11~13 24~26mb_field_decoding_flag 70~72 70~72 70~72 70~72mb_type 0~10 3~10 14~20 27~35moded_block_pattern(luma) 73~76 73~76 73~76 73~76coded_block_pattern(chroma) 77~84 77~84 77~84 77~84mb_qp_delta 60~63 60~63 60~63 60~63prev_intra4×4_pred_mode_flag 68 68 68 68rem_intre4×4_pred_mode 69 69 69 69intra_chroma_pred_mode 64~67 64~67 64~67 64~67ref_idx – – 54~59 54~59mvd(horizontal) – – 40~46 40~46mvd(vertical) – – 47~53 47~53sub_mb_type – – 21~23 36~39coded_block_flag 85~104 85~104 85~104 85~104significant_coeff_flag[] 105~165277~337 105~165277~337 105~165277~337 105~165277~337last_significant_coeff_flag[] 166~266338~398 166~266338~398 166~266338~398 166~266338~398coeff_abs_level_minus1[] 227~275 227~275 227~275 227~275 　　表3.3 语法元素索引表 　　其中r从0～72是关于宏块类型、子宏块类型、预测模式以及基于片层和宏块层的控制信息等语法元素的上下文模型索引，对于这种类型的语法元素，其索引值’由公式r=Ts+xs计算。式中：Ts代表上下文索引的初值，也就是表中所给出的值，xs代表其增量值。它依赖于待编码比特位的索引值。r从73～39