H.264解码器熵解码快速算法的研究

摘要

H.264/AVC视频压缩标准采用了几种变长码技术，例如指数哥伦布码和基于上下文自适应的变长编码。而在其参考软件中，这些变长码的解码算法对于理解标准的内容有很大的作用，但是在实际的仿真和实时系统中采用参考软件中的变长码解码算法就会对解码器的整体性能产生较大的影响，主要是因为参考软件中的解码算法是一种码表全遍历算法，其优点是实现起来比较简单，空间占用较少。但是其缺点也非常明显，就是速度非常慢，每个码字的解码所需时间都不确定。
　　本论文的研究课题为H.264标准变长码中基于上下文自适应的变长码的快速解码算法以及加速指数哥伦布码解码过程的方法。
　　对于基于上下文自适应的变长码，目前已经提出两种高效的快速解码算法，分别是码表分割算法和码表建立二叉树算法。本文根据现有的码表分割算法和码表建立二叉树结构算法，得出一种将上述两种快速解码算法结合在一起的新的快速解码算法，并对上面几种快速算法进行了复杂度分析。
　　对于指数哥伦布码，最关键的过程是确定指数哥伦布码的前缀零的个数，本文通过对指数哥伦布码的解码过程中的最关键部分进行分析，使用机器指令编写的内联汇编函数替代原有的C函数，使得指数哥伦布码的解码速度得到一倍以上的提升。
　　本文的主要研究工作：
　　(1)结合现有的快速解码算法的基础上得到新的基于上下文自适应的变长码快速解码算法；
　　(2)分析了新的解码算法、已有的快速解码算法以及参考软件中解码算法的复杂度；
　　(3)利用机器指令加速指数哥伦布码的解码过程；
　　(4)使用快速解码算法对参考软件中基于上下文自适应变长码的解码过程进行了改写。

目录

H.264解码器熵解码快速算法的研究

RESEARCH ON QUICK ALGORITHMS OFH.264 DECODER’S ENTROPY DECODINGPROCESS

摘 要

Abstract

目 录

第 1 章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.1.1 课题背景

1.1.2 研究的目的和意义

1.2 主要的视频压缩标准及其关键技术

1.2.1 MPEG-1

1.2.2 MPEG-2

1.2.3 MPEG-4

1.2.4 H.261

1.2.5 H.263

1.2.6 H.264/MPEG-4 Part10

1.3 国内外相关技术发展状况

1.4 本文的主要研究内容

第 2 章 视频压缩技术

2.1 视频压缩技术的基本原理

2.1.1 视频信号的统计特性

2.1.2 人的视觉生理特性

2.2 视频编解码器结构介绍

2.2.1 时域模型

2.2.2 频域模型

2.2.3 熵编码

2.2.4 混合 DPCM/DCT 视频编解码器

2.3 本章小结

第 3 章 CAVLC 编解码原理及快速解码算法

3.1 CAVLC 基于上下文自适应变长编码

3.1.1 CAVLC 的基本原理

3.1.2 CAVLC 编解码过程

3.1.3 CAVLC 编解码过程示例

3.2 参考软件中的 CAVLC 解码算法

3.3 CAVLC 快速解码算法

3.3.1 码表分割法

3.3.2 码表建立二叉树结构

3.3.3 码表分割和码表建立二叉树结合算法

3.4 本章小结

第 4 章 指数哥伦布码原理及快速解码方法

4.1 指数哥伦布码原理

4.1.1 指数哥伦布码基本原理

4.1.2 H.264 中使用的指数哥伦布码

4.2 指数哥伦布码的快速解码方法

4.3 本章小结

第 5 章 实验结果分析

5.1 CAVLC 快速解码算法实验结果分析

5.1.1 参考软件中解码算法实验结果分析

5.1.2 按码字长度分割码表算法复杂度分析

5.1.3 按码字前缀零数目分割码表算法复杂度分析

5.1.4 码表建立二叉树算法复杂度分析

5.1.5 码表分割和码表建立二叉树结合算法复杂度分析

5.1.6 结果分析总结

5.2 指数哥伦布码快速解码方法实验结果分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢