H.264/AVC中基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）的研究

摘要

随着多媒体技术、网络技术及无线移动通信技术的不断发展以及相互融合，图像、视频等大数据量的多媒体内容的传播需求日益增长。由于网络及无线环境带宽的限制，多媒体技术的应用的关键在于视频压缩技术。H.264/AVC是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像编码专家组)的联合视频组(JVT：JointVideoTeam)开发的适应于低码率的新一代的数字视频编码标准，其目的是为了获得更好的图像压缩效果和更好地适应不同的网络环境。本文分析了H.264/AVC视频编码标准中的熵编码方案之一：基于上下文的自适应二进制算术编码，简称CABAC。详细描述了CABAC编码过程中的三个主要步骤：(1)二进制化；(2)上下文建模；(3)二进制算术编码。通过分析，得出CABAC获得较好的压缩效果是因为以下三点：(1)根据元素的上下文为每个语法元素选择概率模型；(2)基于当前统计的自适应概率统计；(3)采用了算术编码。　　本文还通过实验对CABAC的性能进行了分析。简单介绍了H.264/AVC中的另一种熵编码方式统一变长编码(UVLC)，将两种熵编码方式进行了比较。得出结论，CABAC的压缩特性比CAVLC更出色。　　最后，本文还对CABAC中的二进制算术编码部分进行了FPGA实现。采用VerilogHDL硬件语言描述实现自适应二进制算术编码的过程。编码模块在ALTERA公司的MAX+plusⅡ软件上进行了编译仿真。

目录

文摘

英文文摘

南京邮电学院学位论文独创性声明及论文使用授权声明

第一章绪论

1.1引言

1.2图像压缩编码发展概况及其标准化进程

1.3算术编码在图像压缩中的应用

1.4本论文的主要研究内容及结构安排

第二章H.264视频编码标准的主要特点

2.1分层设计

2.2帧间预测

2.3变换编码与量化

2.4熵编码

2.5帧内预测

2.6去块效应滤波器

2.7面向IP和无线环境

2.8 H.264与H.263编码性能比较

第三章CABAC算法介绍

3.1概述

3.2二进制化

3.2.1采用二进制化原理

3.2.2CABAC的二进制方案

3.3上下文建模

3.4二进制的算术编码

3.4.1概率状态

3.4.2概率状态更新

3.4.3概率状态的初始化

3.4.4基于表的二进制算术编码

3.5CABAC进一步描述

3.5.1宏块类型、预测模型和控制信息的编码

3.5.2冗余数据编码

第四章CABAC性能研究

4.1算术编码和Huffman编码的比较

4.2 H.264中两种熵编码的比较

4.2.1 H.264中变长编码(VLC)的介绍

4.2.2 CABAC与CAVLC的性能比较

第五章CABAC中二进制算术编码部分的FPGA实现

5.1 MAX+plusⅡ仿真软件介绍

5.2二进制算术编码实现

5.2.1区间细分和概率状态更新

5.2.2区间归一化和下溢处理

5.2.3仿真结果

结束语

致谢

参考文献

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