CN1913638A - 用于快速上下文自适应可变长编码的h.264解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于快速上下文自适应可变长编码(CAVLC)的H.264解码方法，该方法有效快速地搜索多个表格，以在最短时间内获得上下文自适应可变长编码块的系数，以便可以对于低频设计高效的解码器。用于快速上下文自适应可变长编码的H.264解码方法包括：第一步骤，获得包含第一个输入的比特‘0’到第一个出现的比特‘1’之前的比特‘0’的‘0’的数目以获得行索引值；第二步骤，获得指示第一个比特‘1’的定位索引；第三步骤，获得指示除了行索引和定位索引之外的比特流的列索引；以及第四步骤，获得与行索引值和列索引值对应的总系数和尾随l T1s。

Description

用于快速上下文自适应可变长编码的H.264解码方法
技术领域
本发明涉及用于快速上下文自适应可变长编码(CAVLC)的H.264解码方法，更具体的，涉及一种有效快速地查找多个表格以在最短时间段内获得CAVLC块的系数以便可以对于低频设计高效的解码器的方法。
背景技术
在超高速互连网时代，采用普通用户电话线和互连网协议(IP)网络的视频点播(VOD)***正在被使用。在高清晰度电视(HDTV)的情况下，测试业务以4Mbps到6Mbps的速率执行。考虑到19.3Mbps的HDTV广播的传输容量，通信网络的限制随着26Mbps VDSL的普及正在消失。
近来，不严格相互区分广播和通信的数字多媒体广播(DMB)已经引起关注。DMB成为一种能够最快且廉价地提供高速宽带多媒体信息业务的媒体。
H.264编码方法主要分为上下文自适应可变长编码(CAVLC)和基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)。目前，H.264基线(Baseline)和X协议(profile)使用CAVLC，主类协议则使用CAVLC和CABAC两种。
CAVLC可以通过4个步骤得到系数。第一步骤获得尾随1(trailingones)Tls和总系数(total coefficient)以估计4×4块的形式，第二步骤获得级(level)值。第三步骤获得全部零(total zero)的值，第四步骤获得Run_before以获得真实的系数。
图1表示了关于传统H.264的Num-VLC0的表格。执行CAVLC时，CAVLC的第一步骤需要大量的计算。为了在第一步骤中获得尾随1Tls和总系数，将输入比特流与该表格进行比较以查找与该输入比特流相对应的表格中的位置。在H.264中，总共有4个用于获得尾随1Tls和总系数的表格，图1所示表格是其中的一个。
当使用软件或者通用CAVLC硬件来进行CAVLC处理时，参数应通过如下示例来提取。
假设比特流“00000000011100.....”被输入到解码器中。如果图1的表格是从H.264标准中的用于获得总系数的表格中选出的(表格是基于相邻宏块的总系数的数目而选出的)，则图1的表格总共有62个比特流。将输入比特流与图1表格中的比特流进行比较。当在软件处理过程中在逐比特地对输入比特流进行移位的同时，将输入比特流与该表格的比特流进行比较时，即便在硬件处理过程中也需要大量的比较。一种进一步改进的方法是对输入比特流中的‘0’的数目进行计数，掌握前导零的数目(在前述例子的情况下有9个)，从而从图1表格中查找具有与所掌握的前导零数目相同数目的前导零的比特流。找到多个比特流。对所找到的比特流中的除了‘0’之外的剩余比特进行匹配(accord)，以在匹配所得值的位置处获得尾随1Tls和总系数。
为掌握‘0’的数目，‘0’被连续计数直到在按规则移位时出现了比特‘1’。从而，需要较长时间来掌握‘0’的总数，并且在表格中搜索‘0’需要大量的计算和时间。如上所述，当使用传统方法进行表格搜索和模式匹配时，需要大量的计算和时间，从而需要提高H.264解码器的性能。
发明内容
因此，做出本发明来解决前述技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种快速有效的搜索多个表格以在最短时间内获得CAVLC块的系数从而对于低频设计高效解码器的方法。
为实现上述目标，根据本发明，提供了一种用于快速CAVLC的H.264解码方法，包括：第一步骤，获得包含第一个输入的比特‘0’到第一个出现的比特‘1’之前的比特‘0’的‘0’的数目以获得行索引值；第二步骤，获得指示第一个比特‘1’的定位索引(fix index)；第三步骤，获得指示除了行索引和定位索引之外的比特流的列索引；第四步骤，获得与行索引值和列索引值对应的总系数和尾随1Tls。
附图说明
本发明的上述和其它目标、特征和优点在结合附图的本发明的优选实施例的详细描述中显而易见，图中：
图1是关于传统H.264的Num-VLC0的表格；
图2例示了根据本发明的快速CAVLC流结构；
图3是根据本发明的快速搜索Num-VLC0表格；
图4例示了根据本发明的获得前导零的示例；
图5是根据本发明的为了进行快速CAVLC而通过修改图1的表格获得的表格；
图6是根据本发明的关于H.264的Num-VLC1的表格；
图7是根据本发明的为了执行快速CAVLC而通过修改图6的表格获得的表格；
图8是根据本发明的H.264的Num-VLC2的表格；
图9根据本发明的为了进行快速CAVLC而通过修改图8中的表格获得的表格；
图10是根据本发明的H.264的ChromaDC Num-VCL的表格；
图11是根据本发明的为了实现快速CAVLC而通过修改图10的表格获得的表格；以及
图12是根据本发明的用于获得总系数和尾随1Tls的框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图2例示了根据本发明的快速CAVLC流结构。图2是通过分析H.264CAVLC的输入比特流而得到的。本发明使用图2所示的H.264 CAVLC的输入比特流将图1所示的用于获得总系数和尾随1 Tls的表格修改成图5所示的表格。下面解释用于执行快速CAVLC的输入比特流形式和快速表格。
图3例示了根据本发明的快速搜索Num-VLC0表格。输入比特流包括行索引、定位索引和列索引。行索引指示包括第一个输入的比特‘0’到第一个出现的比特‘1’之前的比特‘0’的比特流。行索引的值被定义为第一个‘1’之前出现的‘0’的数目。参考图1，第一定位索引在包含‘0’的比特流中包含至少一个‘1’。除了这些比特流，图1表格中的剩余比特流由一个比特组成。就是说，所有H.264 CAVLC输入比特流包含至少一个‘1’。
列索引指示除了行索引和定位索引之外的比特流。根据上述构造，图1的表格可以被修改为图3和图5的表格。
在图3的表格中，基于图1的表格、与前导零的数目(包括第一个比特‘0’到第一个‘1’之前的比特‘0’的‘0’的数目)对应地布置除了行索引外可以获得的所有比特流。假设根据行索引的前导零的数目是11，则除了行索引外的定位索引和列索引的比特流包括总共8个比特流(‘1000’，‘1001’，‘1010’，‘1011’，‘1100’，‘1101’，‘1110’和‘1111’)。这可以通过当前导零的值是11时跟踪这个值来获知。图3表示了根据前导零的全部8比特流。
更具体的，每个8比特流的第一个比特是总为‘1’的定位索引，剩余的比特依次具有从‘0’到‘7’的值。依次的这些值对应于图4的列索引。从而，在图5中，行索引值变成前导零的值，列索引值对应于除了前导零和定位索引外的值。参考图5所示的行索引和列索引的位置的表格，存在总系数和尾随1Tls，并且使用它们进行CAVLC。
例如，对于输入比特流‘ 0000011101......’获得总系数和尾随1Tls。首先，获得前导零的数目。在本例中，前导零的数目是5。当前导零的数目是5时，在比特流中有3个后续比特。在本例中，这三个比特是‘111’。当定位索引‘1’被从比特流‘111’删除后，得到‘11’。从而，在图4中，行索引值变成与前导零数目对应的‘5’，列索引值变为‘3’，由此在图5中，总系数变成‘2’，尾随1Tls变成‘0’。
图4例示了根据本发明的获得前导零的示例。当执行H.264解码时，CAVLC处理块需要比其他H.264块(IDCT，INTRA预测等)更长的处理时间。因此，为了提高H.264解码性能，更为有效的是使该H.264解码器在短时间内获得CAVLC结果，即使H.264解码器的硬件复杂性稍微增加。获得前导零就是获得图3的行索引值。获得前导零的一种通用方法是判断输入比特流的第一比特是‘0’还是‘1’，对比特流进行移位，判断下一比特是‘0’还是‘1’。参考图1，前导零值最大为15比特。相应地，在本发明中得到输入比特流的第一比特到第十五比特的前导零。下面解释一种对于不同表格选择具有最大比特数目的比特流的方法。
图5是根据本发明的为了执行快速CAVLC而通过修改图1的表格获得的表格，图6是根据本发明的关于H.264的Num-VLC1的表格。图7是根据本发明的为了执行快速CAVLC而通过修改图6的表格获得的表格，图8是根据本发明的H.264的Num-VLC2的表格。图9是根据本发明的为了执行快速CAVLC而通过修改图8的表格获得的表格，而图10是根据本发明的H.264的ChromaDC Num-VCL的表格。图11是根据本发明的为了执行快速CAVLC而通过修改图10的表格获得的表格。
图5、7、9、11中的行索引的最终值指示相应表格可能具有的前导零的最大值。图5中的前导零的最大值是14，图7中是12，图9中是9，图11中是7。图5、7、9、11中的哪个表格被选中是由正在执行CAVLC的宏块的数目以及这些宏块左侧的宏块数目决定的。因此，在图5的情况下输入比特流的最大比特数目是15，图7是13，图9中10，图11中8。根据最大比特数目，如下得到前导零。
例如，参考图5，15个比特(第0比特到第14比特)被分为两个比特流。第一比特流包括第0比特到第7比特，第二比特流包括第8比特到第14比特。然后，得到第0比特到第7比特的和，或者判断第0比特到第7比特的每一个是否大于‘0’。此外，得到第8比特到第14比特的和，或者判断第8比特到第14比特的每一个是否大于‘0’。如果第0比特到第7比特的和大于‘0’或者判断出有一个比特大于‘0’，则第一比特流包括‘1’，从而从第一比特流中获得前导零。就是说，第8到第14比特被忽略掉。如果第0比特到第7比特的和等于‘0’，或者判定出第0比特到第7比特都等于‘0’，则前导零将从第二比特流中得到。当如上所述对一个比特流进行判定时，该处理被分为两个相同的步骤，这两个步骤被如图4所示按顺序执行以获得前导零。
图12是根据本发明的用于获得总系数和尾随1Tls的框图。当前输入的比特流被分割为前导零块、定位索引块和列索引块。图5、7、9、11的表格被分别分配到作为内部存储器的ROM表格，并存储在其中。行索引和列索引是通过使用比特流的结果值而获得的，并被放在ROM表格中，以获得总系数和尾随1Tls。
如上所述，根据本发明的用于快速CAVLC的H.264解码方法可以使计算每个块计算所需要的时间和硬件复杂性最小化，以获得低频下的最大性能。此外，本发明修改已存在的表格，并把输入比特流分割成多个有意义的比特流，以使H.264解码器的性能最优，从而使CAVLC计算时间最少。
尽管参照具体的例示性实施例描述了本发明，但是本发明并不被这些实施例所限制，而仅仅被所附权利要求所限制。很显然，本领域技术人员可以在不脱离本发明范围和主旨的情况下改变或修改这些实施例。

Claims (8)

1、一种用于快速上下文自适应可变长编码的H.264解码方法，包括：
第一步骤，获得包含第一个输入的比特‘0’到第一个出现的比特‘1’之前的比特‘0’的‘0’的数目，以获得行索引值；
第二步骤，获得指示第一个比特‘1’的定位索引；
第三步骤，获得指示除了所述行索引和定位索引之外的比特流的列索引；以及
第四步骤，获得与所述行索引值和所述列索引值对应的总系数和尾随1 Tls。
2、根据权利要求1所述的H.264解码方法，其中所述第一步骤包括：
步骤A，判断第一比特是否为‘0’；
步骤B，当在所述步骤A中第一比特不是‘0’时判定行索引值为‘0’，而当第一比特是‘0’时移位到第二比特；
步骤C，判断在所述步骤B中第二比特是否为‘0’；
步骤D，当在步骤C中第二比特不是‘0’时判定行索引值为‘1’，而当第二比特为‘0’时移位到第三比特；以及
步骤E，重复执行以上步骤，从而当第n比特不是‘0’时判定行索引值是n-1，而当第n比特是‘0’时移位到第(n+1)比特。
3、根据权利要求1所述的H.264解码方法，其中在所述第一步骤中，所述输入比特流被分为最多15个比特，这15个比特被分组为两个比特流以获得‘0’的数目。
4、根据权利要求1所述的H.264解码方法，其中在所述第一步骤中，所述输入比特流被分为最多13个比特，这13个比特被分组为两个比特流以获得‘0’的数目。
5、根据权利要求1所述的H.264解码方法，其中在所述第一步骤中，所述输入比特流被分为最多10个比特，这10个比特被分组为两个比特流以获得‘0’的数目。
6、根据权利要求1所述的H.264解码方法，其中在所述第一步骤中，所述输入比特流被分为最多8个比特，这8个比特被分组为两个比特流以获得‘0’的数目。
7、根据权利要求3到6中任一项所述的H.264解码方法，其中通过获得所述两个比特流每个的和来获得‘0’的数目。
8、根据权利要求3到6中任一项所述的H.264解码方法，其中通过将所述两个比特流中的每一个与‘0’进行比较来获得‘0’的数目。
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