一種基于索引查找cavld方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于索引查找CAVLD方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)不同語(yǔ)法元素NC的取值范圍，選取對(duì)應(yīng)元素對(duì)應(yīng)的可變長(zhǎng)碼表；S2、讀取輸入碼流，計(jì)算碼流中連續(xù)前綴0的個(gè)數(shù)并作為第一級(jí)索引號(hào)；S3、根據(jù)碼字前綴0的個(gè)數(shù)與碼長(zhǎng)之間存在固有關(guān)系，找到對(duì)應(yīng)碼字長(zhǎng)度；S4、如果找到的碼長(zhǎng)長(zhǎng)度具有惟一值，則根據(jù)公式直接確定碼字后綴長(zhǎng)度；如碼長(zhǎng)長(zhǎng)度存在有2個(gè)可能值，則再次讀取1位位流后即可確定碼長(zhǎng)；然后根據(jù)公式確定碼字后綴長(zhǎng)度；S5、直接從輸入碼流中取碼字后綴長(zhǎng)度的位流，以其值作為第二級(jí)索引號(hào)；S6、根據(jù)上述確定的第一二級(jí)索引號(hào)快速確定解碼碼字。本發(fā)明使用索引技術(shù)進(jìn)行查找，可減少TLSS內(nèi)存消耗，加快查表速度，節(jié)約碼表存儲(chǔ)空間。
【專利說(shuō)明】-種基于索引查找CAVLD方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于索引查找CAVLD方法。

【背景技術(shù)】
[0002] H.264/AVC 是由 ITU-VCEG (International Telecommunications Union Telecommunication)國(guó)際電信聯(lián)盟視頻編碼專家組和IS0/IEC (International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission)國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)組織、國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)共同制定的一種比較先進(jìn)的關(guān)于視頻壓縮編碼的國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)。由于它具有高效率的編碼壓縮性能、友好網(wǎng)絡(luò)的接口和在較小帶寬上能提供高質(zhì)量視 頻圖像傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，因而在移動(dòng)視頻通信和圖像存儲(chǔ)壓縮等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，被普 遍認(rèn)為是最有影響力的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CAVLD(Adaptive Variable Length Decoding)是H. 264/ AVC標(biāo)準(zhǔn)中一種常見編碼熵解碼方式，由于它可以根據(jù)視頻流的不同在多組結(jié)構(gòu)不同的碼 表中進(jìn)行動(dòng)態(tài)的切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大大提1?視頻編碼效率和質(zhì)量目的。然而，CAVLD在提1? 視頻編碼效率和質(zhì)量同時(shí)，但因其頻繁地查找VLTs (Variable Length Tables)，因而消耗 了視頻解碼器大量的功耗，所以說(shuō)，H. 264/AVC高性能的獲得是以增加其解碼器功耗為代價(jià) 的。
[0003] 眾所周知，頻繁進(jìn)行表查找操作會(huì)消耗大量?jī)?nèi)存和查找時(shí)間，進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)大的 功耗消耗。然而在標(biāo)準(zhǔn)H. 264/AVC中，CAVLD需要去解碼五個(gè)語(yǔ)法元素：Coeff_token， Tls, Level, Run_before 和 Total_zeros。其中解碼 Coeff_token，Run_before 和 Total_ zeros三個(gè)語(yǔ)法元素需要頻繁查找可變長(zhǎng)碼表解碼，因此CAVLD中碼查找花費(fèi)了 H. 264/AVC 視頻解碼器大量?jī)?nèi)存和查找時(shí)間，進(jìn)而消耗其大量的功耗。所以如何在CAVLD減少頻繁的 碼表查找操作，進(jìn)而去減少查找可變長(zhǎng)碼表時(shí)的內(nèi)存消耗和時(shí)間，節(jié)約解碼器的功耗，成為 我們當(dāng)前關(guān)注的一個(gè)重要問題。針對(duì)上述這個(gè)問題，已有一些學(xué)者開展了一些研究并提出 了一些很有價(jià)值解決方案。
[0004] 在硬件設(shè)計(jì)方面，宋娜等人提出使用Verilog HDL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 CAVLD解碼器，用簡(jiǎn) 單的加法操作實(shí)現(xiàn)耗時(shí)的查表操作，提高了解碼速度。Heng等人提出一種組合所有碼表成 一張碼表，然后再利用子碼表的形式進(jìn)行組織和查找這張碼表的方法；Lee等人提出一種 利用流水線的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)常規(guī)操作方法;Wang等人設(shè)計(jì)出一種低功耗高性能的新型解碼器 去提高CAVLD整體解碼性能；Fang等人則提出利用CMOS和FPGA技術(shù)聯(lián)合作用共同去提高 CAVLD性能。在軟件設(shè)計(jì)部分，一種基于二叉樹表查找通用方法被提出去提高CAVLD查表 時(shí)間性能，但由于它獲取內(nèi)存存在一些不確定性，導(dǎo)致這種方法在一些系統(tǒng)中并不是十分 有效。李芬等人提出[14]根據(jù)碼字前綴的不同劃分碼表，縮小了查表的范圍，減少對(duì)整個(gè) 碼表的遍歷實(shí)現(xiàn)減少長(zhǎng)碼字解碼的時(shí)間。Moon等人提出利用整數(shù)算術(shù)運(yùn)算符去實(shí)現(xiàn)Run_ before和Total_zeros元素的碼表查找方法，從而可大大減少CAVLC解碼CAVLD查表時(shí)內(nèi) 存和時(shí)間的消耗；Lu等人提出一種新熵解碼算法，可提高75. 1% -82. 7%解碼時(shí)間。Lee等 人則提出一種新的碼表結(jié)構(gòu)和新查表方法，以極大減少解碼查表時(shí)內(nèi)存消耗和提高解碼查 表速度。Kim等人提出利用基于整數(shù)算術(shù)運(yùn)算符的方法實(shí)現(xiàn)了除了 Coeff_token和Run_ before元素外的其它元素表查找方法，從而大大節(jié)省查表內(nèi)存消耗和減少查表時(shí)間。韓晶 晶等人提出把CAVLD碼表進(jìn)行劃分為區(qū)域，精確查表范圍，再進(jìn)行熵解碼的查表過(guò)程優(yōu)化 方法。Uchihara等人針對(duì)CAVLD中l(wèi)evel編碼變動(dòng)問題，提出了一種快速變動(dòng)方法，此方 法能夠減少70 %的CAVLD幅值變動(dòng)消耗能量.針對(duì)軟件CAVLD解碼器結(jié)構(gòu)，Uchihara等人 又提出一種基于幅值長(zhǎng)度提取方法，所提方法能夠提高22%解碼器速度。
[0005] 本發(fā)明主要針對(duì)當(dāng)前H. 264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中CAVLD過(guò)程中TLSS在查找碼表時(shí)存在 占用內(nèi)存大，花費(fèi)查表時(shí)間長(zhǎng)，消耗碼表存儲(chǔ)空間多的問題，提出了 一種基于索引查找的 CAVLD方法，以碼字前綴0的個(gè)數(shù)作為第一級(jí)索引號(hào)，以碼字后綴值為第二級(jí)索引號(hào)，通過(guò) 第一二級(jí)索引號(hào)的確定找到解碼碼字，實(shí)現(xiàn)基于索引查找CAVLD方法，減少了解碼碼字查 找操作次數(shù)，節(jié)約了查找碼表時(shí)內(nèi)存消耗和查找時(shí)間，進(jìn)而節(jié)省了 CAVLD中功耗。本發(fā)明改 進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)CAVLD中TLSS方法，對(duì)現(xiàn)有的CAVLD中查表技術(shù)做了擴(kuò)展，大大提高了 CAVLD解 碼性能，使其能夠更加高效地適合于在移動(dòng)環(huán)境下小面積，低功耗嵌入式產(chǎn)品完成快速解 碼要求。
[0006] 上述論述內(nèi)容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發(fā)明的 各個(gè)方面相關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面，相信該論述內(nèi)容有助于為讀者提供背景信息，以有利于 更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面，因此，應(yīng)了解是以這個(gè)角度來(lái)閱讀這些論述，而不是承認(rèn)現(xiàn) 有技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要針對(duì)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)CAVLD中TLSS方法在查表時(shí)存在消耗內(nèi)存大，花費(fèi)查 表時(shí)間長(zhǎng)，消耗碼表存儲(chǔ)空間大的問題，提出一種基于索引查找CAVLD方法，改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)的 CAVLD過(guò)程，擴(kuò)展了現(xiàn)有CAVLD查表技術(shù)，大大提高了 CAVLD在H. 264/AVC數(shù)據(jù)流上的解碼 能力。
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 提供一種基于索引查找CAVLD方法，包括以下處理步驟：
[0010] S1、根據(jù)不同語(yǔ)法元素 NC的取值范圍，選取對(duì)應(yīng)元素對(duì)應(yīng)的可變長(zhǎng)碼表；
[0011] S2、讀取輸入碼流，計(jì)算輸入碼流中連續(xù)前綴0的個(gè)數(shù)并作為第一級(jí)索引號(hào)；
[0012] S3、根據(jù)碼字前綴0的個(gè)數(shù)與碼長(zhǎng)之間存在固有關(guān)系，找到對(duì)應(yīng)碼字長(zhǎng)度；
[0013] S4、如果找到的碼長(zhǎng)長(zhǎng)度具有惟一值，則根據(jù)公式：碼字后綴長(zhǎng)度=碼字長(zhǎng)度-碼 字前綴〇的個(gè)數(shù)，直接確定碼字后綴長(zhǎng)度；如果通過(guò)哈希表查找到的碼長(zhǎng)長(zhǎng)度存在有2個(gè)可 能值，則在再次讀取1位位流并判斷其值是否為零后即可確定碼長(zhǎng)；然后再根據(jù)公式：碼字 后綴長(zhǎng)度=碼字長(zhǎng)度-碼字前綴〇的個(gè)數(shù)，確定碼字后綴長(zhǎng)度；
[0014] S5、直接從輸入碼流中取碼字后綴長(zhǎng)度的位流，以其值作為第二級(jí)索引號(hào)；
[0015] S6、根據(jù)上述確定的第一二級(jí)索引號(hào)快速確定解碼碼字。
[0016] 其中，在步驟S1中，在步驟S1中，Coeff_token元素對(duì)應(yīng)有三個(gè)可變長(zhǎng)碼表，根據(jù) 其不同NC的取值選取不同的可變長(zhǎng)碼表。
[0017] 其中，在步驟S4中，只有找到碼字長(zhǎng)度存在兩個(gè)可能值時(shí)，才需要再讀取1位位流 判斷其值確定碼長(zhǎng)，在大部分情況下，由于碼字前綴〇的個(gè)數(shù)與碼長(zhǎng)存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，直 接由碼字前綴0的個(gè)數(shù)可以得到其對(duì)應(yīng)碼長(zhǎng)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：所提出的一種基于索引查找CAVLD方法，采用了索引技術(shù) 的方式去提高標(biāo)準(zhǔn)CAVLD中查表操作，克服了當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)CAVLD中TLSS方法在查表時(shí)存在消 耗內(nèi)存大，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，占用碼表存儲(chǔ)空間大的缺點(diǎn)，大大提高了標(biāo)準(zhǔn)CAVLD性能，使其能 夠更加有效地在移動(dòng)環(huán)境下低功耗、小面積的便攜式產(chǎn)品完成快速解碼要求。本發(fā)明改進(jìn) 了現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的CAVLD中TLSS方法碼表查找過(guò)程，擴(kuò)展了現(xiàn)有CAVLD查表技術(shù)，大大提高了 CAVLD在H. 264數(shù)據(jù)流上的解碼能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限 制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得 其它的附圖。
[0020] 圖1是本發(fā)明的算法工作流程圖。
[0021] 圖2是使用本發(fā)明算法解碼Coeff_token兀素的不例圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明算法與TLSS算法在測(cè)試不同圖像系列時(shí)內(nèi)存消耗比較圖（30巾貞，QP =24)。
[0023] 圖4是本發(fā)明算法與TLSS算法在測(cè)試不同圖像系列時(shí)內(nèi)存消耗比較圖（90巾貞，QP =32)。
[0024] 圖5是本發(fā)明算法與TLSS算法在測(cè)試不同QP值時(shí)內(nèi)存消耗比較圖 (Mobile(CIF)，30 幀）。
[0025] 圖6是本發(fā)明算法與TLSS算法在不同QP值時(shí)內(nèi)存消耗比較圖（Walk(QCIF)，90 幀）。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及 實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027] 在本實(shí)例中，采用VC++6. 0開發(fā)工具作為系統(tǒng)軟件開發(fā)和仿真平臺(tái)，選擇JM16. 2 作為測(cè)試模型，表1是測(cè)試模型中一些重要環(huán)境參數(shù)設(shè)置值，具體如下。
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于索引查找CAVLD方法，其特征在于：包括以下處理步驟： 51、 根據(jù)不同語(yǔ)法元素 NC的取值范圍，選取對(duì)應(yīng)元素對(duì)應(yīng)的可變長(zhǎng)碼表； 52、 讀取輸入碼流，計(jì)算輸入碼流中連續(xù)前綴0的個(gè)數(shù)并作為第一級(jí)索引號(hào)； 53、 根據(jù)碼字前綴0的個(gè)數(shù)與碼長(zhǎng)之間存在固有關(guān)系，找到對(duì)應(yīng)碼字長(zhǎng)度； 54、 如果找到的碼長(zhǎng)長(zhǎng)度具有惟一值，則根據(jù)公式：碼字后綴長(zhǎng)度=碼字長(zhǎng)度-碼字前 綴〇的個(gè)數(shù)，直接確定碼字后綴長(zhǎng)度；如果通過(guò)哈希表查找到的碼長(zhǎng)長(zhǎng)度存在有2個(gè)可能 值，則在再次讀取1位位流并判斷其值是否為零后即可確定碼長(zhǎng)；然后再根據(jù)公式：碼字后 綴長(zhǎng)度=碼字長(zhǎng)度-碼字前綴〇的個(gè)數(shù)，確定碼字后綴長(zhǎng)度； 55、 直接從輸入碼流中取碼字后綴長(zhǎng)度的位流，以其值作為第二級(jí)索引號(hào)； 56、 根據(jù)上述確定的第一二級(jí)索引號(hào)快速確定解碼碼字。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于索引查找CAVLD方法，其特征在于：在步驟S1中，在步 驟S1中，Coeff_token元素對(duì)應(yīng)有三個(gè)可變長(zhǎng)碼表，根據(jù)其不同NC的取值選取不同的可變 長(zhǎng)碼表。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于索引查找CAVLD方法，其特征在于：在步驟S4中， 只有找到碼字長(zhǎng)度存在兩個(gè)可能值時(shí)，才需要再讀取1位位流判斷其值確定碼長(zhǎng)，在大部 分情況下，由于碼字前綴〇的個(gè)數(shù)與碼長(zhǎng)存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，直接由碼字前綴〇的個(gè)數(shù)可以 得到其對(duì)應(yīng)碼長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】H04N19/21GK104301725SQ201410333153
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】韓一石, 王建華, 閔智旋, 羅志霄, 覃新宇, 孫運(yùn)龍 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)