H.264---CAVLC---基础篇

Posted 2021-01-26 qing1991

转自：https://blog.csdn.net/jubincn/article/details/6948334

CAVLC(Context Adaptive VariableLength Coding)是在H.264/MPEG-4AVC中使用的熵编码方式。在H.264中，CAVLC以zig-zag顺序用于对变换后的残差块进行编码。CAVLC是CABAC的替代品，虽然其压缩效率不如CABAC，但CAVLC实现简单，并且在所有的H.264profile中都支持。

CAVLC的编码过程如下：

1、计算非零系数（TotalCoeffs）和拖尾系数（TrailingOnes）的数目。

拖尾系数指值为+1/-1的系数，最大数目为3。如果超过3个，那么只有最后三个被视为拖尾系数。拖尾系数的数目被赋值到变量TrailingOnes。
非零系数包括所有的拖尾系数，其数目被赋值到变量TotalCoeffs)。
2、计算nC(numberCurrent，当前块值)。

nC值由左边块的非零系数nA和上面块非零系数nB来确定，计算公式为：nC=round((nA+nB)/2)；若nA存在nB不存在，则nC=nA；若nA不存在而nB存在，则nC=nB；若nA和nB都不存在，则nC=0。
nC值用于选择VLC编码表，如下图所示。这里体现了上下文相关(contextadaptive)的特性，例如当nC值较小即周围块的非零系数较少时，就会选择比较短的码，从而实现了数据压缩。

 

3、查表获得coff_token的编码。

 

根据之前编码和计算过程所得的变量TotalCoeffs、TrailingOnes和nC值可以查H.264标准附录CAVLC码表，即可得出coeff_token编码序列。
4、编码每个拖尾系数的符号，按zig-zag的逆序进行编码。

每个符号用1个bit位来表示，0表示“+”，1表示“—”。
当拖尾系数超过三个时只有最后三个被认定为拖尾系数，引词编码顺序为从后向前编码。
5、编码除拖尾系数之外非零系数的level（Levels）。

每个非零系数的level包括sign和magnitude，扫描顺序是逆zig-zag序。
level的编码由前缀(level_prefix)和后缀(level_suffix)组成。前缀的长度在0到6之间，后缀的长度则可通过下面的步骤来确定：
将后缀初始化为0。（若非零系数的总数超过10且拖尾系数不到3，则初始化为1）。
编码频率最高（即按扫描序最后）的除拖尾系数之外的非零系数。
若这个系数的magnitude超过某个门槛值(threshold)，则增加后缀的长度。下表是门槛值的列表：
6、编码最后一个非零系数之前0的个数（totalZeos）。

TotalZeros指的是在最后一个非零系数前零的数目，此非零系数指的是按照正向扫描的最后一个非零系数
根据TotalCoeffs值，H.264标准共提供了25个变长表格供查找，其中编码亮度数据时有15个表格供查找，编码色度DC2×2块（4：2:0格式）有3个表格、编码色度DC2×4块（4：2:2格式）有7个表格。
7、编码每个系数前面0的数目（run_before）。

扫描顺序为zig-zag的逆序。
若∑[run_before]== total_zeros，则不需再计算run_before
扫描序中的最后一个元素不需要计算run_before
每个run_before的VLC编码取决于run_before自身及未编码的0的个数ZerosLeft。例如若ZerosLeft== 2，那么run_before只可能是0,1或2，因此使用两个bit即可表示。