基于HEVC的CABAC熵解码器设计与实现

发布时间：2021-01-18 02:07

　　上下文自适应二进制算术编码（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC）是新一代高效视频编码（High Efficiency Video Coding,HEVC/H.265）中唯一的熵编码方法。CABAC是典型的比特级数据处理算法,且具有严格的串行依赖性。据统计,CABAC解码器时间开销占HEVC的25%以上,其中残差系数数据量占CABAC解码的60%-86%。因此,本文从CABAC码流解析状态机和残差系数解码两个方面来开展CABAC解码器的优化设计工作。论文的主要工作有:（1）设计了一种CABAC码流解析状态机优化电路。将常规解码和旁路解码用一种状态机统一控制,按语法元素的层次结构设置分级状态机,加入控制逻辑来控制解码顺序。该方法可降低两种状态机之间频繁转移产生的时钟周期,提高CABAC解码器速度。（2）设计了基于查找表的残差系数扫描电路。针对残差系数扫描周期消耗过多的问题,在残差系数解码中加入残差系数快速扫描电路,在解码出二维位置坐标（最后一个非零系数的位置坐标）时,使用快速扫描方法将二维位置坐标扫描成一维的扫描序列。实验结果表明... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

读取变长比特流仿真图

4.3.3 上下文建模模块仿真测试上下文是否能正确建模，即是否能正确计算语法元素的上下文索引（ctxIdx），并读取上下文变量。序列BQMall量化参数为22时，图4.4为上下文索引ctxIdx产生仿真图，其中初始化类型（initType）为0表示当前解码帧为I帧。offset_addr的值在0、1、2……27、28范围内，分别对应H.265/HEVC标准文档中表9-5、表9-6……表9-27、表9-31的上下文初始值表序号ctxTable，用offset_addr来标志当前解码的语法元素，其中18、19对应表9-23，21、22对应表表9-25。ctxidx_offset为上下文索引偏移量，ctxInc为上下文索引偏移量增量。第一个语法元素sao_type_idx_luma上下文初始值来自表9-6，则offset_addr的值为1

图4.4 上下文索引ctxidx生成仿真图Fig 4.4 Simulation of ctxidx generating读上下文变量仿真如图4.5所示，将ctxIdx的值作为上下文存储器的读地址（rd_addr）。读取的数据（rd_data）表示语法元素的上下文变量{valMPS, pstateIdx}，上下文变量输出给算术解码模块。第一个语法元素sao_type_idx_luma的上下文变量数据为十六进制的44，表示大概率符号（valMPS）的值为1，概率状态索引（pstateIdx）的值为4。当解码下一个语法元素时重复上述过程求解下一个语法元素的上下文变量。图4.5 读上下文变量仿真图Fig 4.5 Simulation of reading the contextual variable4.3.4 算术解码模块仿真序列BQMall量化参数为22时，算术解码模块接收上下文建模模块的上下文变

【参考文献】：
期刊论文
[1]HEVC中CABAC解码器的硬件设计与实现[J]. 袁星范,蔡敏.  电子设计工程. 2016(22)
[2]AVS编码器帧内预测模块[J]. 刘华北,王树昆,朱传德.  计算机系统应用. 2015(01)
[3]基于HEVC标准的全高清CABAC编码器设计[J]. 郭勇,王桂海,范益波,李洪强,陈新华.  电视技术. 2014(09)
[4]多媒体技术应用与发展[J]. 谢宏祥.  教育教学论坛. 2010(06)

硕士论文
[1]HEVC熵编码器的VLSI架构设计[D]. 陈成.中国科学技术大学 2017
[2]基于AVS2编码端的码流分析仪设计[D]. 李赛.浙江工业大学 2016
[3]HEVC码流解析与熵解码模块的研究与设计[D]. 孙皓.山东大学 2016
[4]HEVC视频编解码标准研究及解析模块设计[D]. 汪建军.山东大学 2014
[5]多媒体通讯平台构建及应用研究[D]. 曲智.大连海事大学 2012
[6]高性能CABAC解码器VLSI设计与实现[D]. 胡学权.合肥工业大学 2010



本文编号：2984053