[發明專利]一種四路并行編碼的CAVLC編碼器

有效

• 申請號: 201110232250.4
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102325253A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 范益波;鐘慧波;沈沙;任懷魯;姜英;曾曉洋
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于視頻編碼技術領域，具體涉及一種H.264/AVC硬件編碼器。

背景技術

H.264/AVC是JVT組織最新提出的一個視頻編碼標準。因為H.264/AVC能夠比之前一些編碼標準得到更高的壓縮效率和圖像質量，所以它的應用越來越廣泛。在H.264/AVC中，規定了兩種編碼格式：上下文自適應可變長度編碼（CAVLC）和上下文自適應算術編碼(CABAC）。在CAVLC編碼方式中，只對量化后的殘差系數進行編碼，其它信息，比如說宏塊頭信息等，都以指數哥倫布碼的形式來進行編碼（Exp-Golomb?）。CAVLC編碼的主要元素有：

1．Coeff_token(TotalCoeff)：這是CAVLC中的第一個VLC元素。TotalCoeff表示的是在一個4x4中所有非零系數的個數，這個元素編碼在一個4x4塊中所有非零系數的個數和拖尾1的個數（TrailingOnes）。TotalCoeff的取值范圍為0~16。

2．TrailingOnes：這個元素表示拖尾1的個數。它代表的是在反Zig-Zag掃描時，除去0系數后起始連續±1的個數，其值的取值范圍為0~3。即如果連續±1的個數超過3，TrailingOnes值為3，其余的±1不作為TrailingOnes。

3．Sign_trail：這個元素表示的是拖尾1的符號。每一個符號編碼為一比特，0表示正1，1表示負1。

4．?Level：這個元素表示在4x4塊中除去TrailingOnes外的其它的非零系數。其編碼順序為反zig-zag順序，Level的個數取值范圍為0~16。

5．Total_Zeros：這個元素表示在以反Zig-Zag掃描順序時第一個非零系數后的總的零系數的個數。

6．?Run_before：這個元素表示在每一個非零系數前的零的個數。其獲取和編碼順序均為反Zig-Zag順序。

相比傳統的變長編碼，CAVLC可以有更高的編碼效率，這是因為CAVLC中引入了這個上下文自適應這個特點。另一方面來說，正是因為這個上下文自適應的特點，它導致了很大的數據相關性，這些相關性主要包括：

1.?上述所描述的一些編碼元素，只有在對每個4x4塊的掃描完成后才能完全得到。

2．在編碼Coeff_token時需要先決定一個變量nC的值，而nC的值由當前4x4塊左邊和上邊已編碼4x4塊中的非零體系數的個數計算得到。

3．編碼Levels的時候有7張表格，而表格的選擇跟編碼當前4x4塊的前一個Level的絕對值大小和使用的表格編號有關。

4.?CAVLC編碼時是一個順序的過程，其過程為?Coeff_token→?Sign_trail→?Level→?Total_Zeros→?Run_before。這個順序的編碼過程很難直接用硬件實現并行完成，使得CAVLC編碼的時間是一個不固定的時間。

由于上述1~4點所說的數據相關性，使得設計高吞吐率比如說4Kx2K（4096x2160）或更高分辨率的CAVLC硬件編碼器變得非常困難。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高吞吐率的CAVLC編碼器。

要設計高吞吐率的CAVLC編碼器，需要在電路中解決前面的相關性問題。在一個宏塊中，含有亮度（Y），色度（Cr和Cb）三種分量。在圖像格式YUV＝4:2:0的情況下，一個宏塊中有384個量化后的殘差系數。所以掃描級有可能會成為編碼器的瓶頸。另外，由于量化后的殘差系數的可能性很多，導致前面提到的一些CAVLC元素的結果變化較大。比如說Level的個數最多有16個，這會導致在編碼時的時鐘數變化很大，進而限制編碼器的吞吐率。本發明主要通過增加硬件并行性來解決限制CAVLC編碼器吞吐率的一些問題。