H.264的CAVLC(编码.解码)过程详解

看264也看到CAVLC来了，把这方面的资料贴在这里：

编码过程：
假设有一个4*4数据块 （变化，量化后就送入熵编码）
{
0 , 3 , -1 , 0,
0, -1 , 1, 0,
1 , 0 , 0 , 0,
0 , 0 , 0 , 0
}
数据重排列：0，3，0，1，-1，-1，0，1，0……

1） 初始值设定：
非零系数的数目（TotalCoeffs） = 5；
拖尾系数的数目（TrailingOnes）= 3；
最后一个非零系数前零的数目（Total_zeros） = 3；
变量NC=1;
（说明：NC值的确定：色度的直流系数NC=-1；其他系数类型NC值是根据当前块左边4*4块的非零系数数目（NA）当前块上面4*4块的非零系数数目（NB）求得的，见毕厚杰书P120表6.10）
suffixLength = 0；
i = TotalCoeffs = 5; (反序编码)

2） 编码coeff_token：
查标准（BS ISO/IEC 14496-10:2003）Table 9-5，可得：
If (TotalCoeffs == 5 && TrailingOnes == 3 && 0 <= NC < 2)
coeff_token = 0000 100;
Code output = 0000 100;

3） 编码所有TrailingOnes的符号：
逆序编码，三个拖尾系数的符号依次是＋（0），－（1），－（1）；
即:
TrailingOne sign[i--] = 0;
TrailingOne sign[i--] = 1;
TrailingOne sign[i--] = 1;
Code output = 0000 100 0 11;
4） 编码除了拖尾系数以外非零系数幅值Levels：（ 毕书这个例子说的不是很细，而且有个小错误）
过程如下：
（1）将有符号的Level[ i ]转换成无符号的levelCode；
如果Level[ i ]是正的，levelCode = (Level[ i ]<<1) – 2;
如果Level[ i ]是负的，levelCode = - (Level[ i ]<<1) – 1;
（2）计算level_prefix：level_prefix = levelCode / (1<<suffixLength)；
查表9-6可得所对应的bit string；
（3）计算level_suffix：level_suffix = levelCode % (1<<suffixLength)；
（4）根据suffixLength的值来确定后缀的长度；
（5）suffixLength updata：
If ( suffixLength == 0 )
suffixLength++；
else if ( levelCode > (3<<suffixLength-1) && suffixLength <6)

注：大于预置值就suffixLength++;
suffixLength++;

回到例子中，依然按照逆序，Level[i--] = 1；（此时i = 1）
levelCode = 0；level_prefix = 0；
查表9-6，可得level_prefix = 0时对应的bit string = 1；
因为suffixLength初始化为0，故该Level没有后缀；
因为suffixLength = 0，故suffixLength++；
Code output = 0000 100 011 1；
编码下一个Level：Level[0] = 3；
levelCode = 4；level_prefix = 2；查表得bit string = 001；
level_suffix = 0；suffixLength = 1；故码流为0010；
Code output = 0000 100 011 1 0010 ；
i = 0，编码Level结束。

5）编码最后一个非零系数前零的数目（TotalZeros）：
查表9-7，当TotalCoeffs = 5，total_zero = 3时，bit string = 111；
Code output = 0000 100 011 1 0010 111；

6） 对每个非零系数前零的个数（RunBefore）进行编码：
i = TotalCoeffs = 5；ZerosLeft = Total_zeros = 3；查表9-10：
依然按照逆序编码
ZerosLeft =3, run_before = 1， run_before[4]=10;
ZerosLeft =2, run_before = 0 ，run_before[3]=1;
ZerosLeft =2, run_before = 0， run_before[2]=1;
ZerosLeft =2, run_before = 1， run_before[1]=01;
ZerosLeft =1, run_before = 1， run_before[0] 最后一个非零系数不需要码流来表示
Code output = 0000 100 011 1 0010 111 10 1 1 01 ；
编码完毕。（CAVLC主要是查表，标准中的表是通过大量实验的出来的！）

解码过程：

接收码流为：0000 1000 1110 0101 1110 1101

计算NC = 1
解码详细过程如下：
1. 根据Coeff_token和NC查表(见标准表9-5)，得到非零系数数目TotalCoeffs和拖尾系数数目TrailingOnes
NC = 1选择对应的表，Coeff_token为0000100，查表得到TotalCoeffs=5 TrailingOnes=3
输出序列：无
2. 解析拖尾系数
由第一步得到拖尾系数有3个，输入拖尾系数符号编码码流011，得到两个拖尾系数由先到后是 -1，-1，1
output ：-1，-1，1（反序输出）
3. 解析除拖尾系数外的非零系数的幅值（level）
（1） 确定后缀长度SuffixLength
（2） 根据码流查表9-6得到前缀LevelPrefix
（3） 根据前缀和后缀，得到

LevelCode=(levelprefix<<suffixlength)+levelsuffix
（4） Levelcode为偶数 level=(level+2)/2
Levelcode为奇数 level=(-level-1)/2
（5） 根据设定的阈值确定是否update Suffixlegth
回到例子中，按照逆序
i=0, Sufixlegth=0,查表9-6，1对应的前缀levelprefix=0，levelcode=0,

计算得到level=1 , i++ ， sufixlegth++（第一次都要加）
i=1,sufixlegth=1,查表0010（3为前缀，1位后缀）对应的前缀 levelprefix=2,计算levelcode=4，level=3,i++
i=2 >= TotalCoeffs-TrailingOnes,除拖尾系数外的非零系数解析完毕
output：3，1，-1，-1，1
4. 解析每个非零系数前零的个数
根据TotalCoeffs=5和输入码流111查表9-7得到TotalZeros=3
初始i=TotalCoeffs-1=4 ,zeroleft=TotalZeros=3 , 5个非零系数前零的数目解析如下：
i=4,zeroleft=3,根据码流10，查表9-10,runbefor=1,

输出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=3,zeroleft=3-1=2,根据码流1，查表runbefore=0，

输出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=2,zeroleft=2-0=2,根据码流1，查表runbefore=0，

输出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=1,zeroleft=2-0=2,根据码流01，查表runbefore=1，

输出序列：3，0，1，-1，-1，0，1
i=0,zeroleft=2-1=1，输出序列：0，3，0，1，-1，-1，0，1
5. 解码完毕，将剩下的元素用0补齐，反序排列就可以得到4*4矩阵。
6. 最后还原为一个4*4数据块
{
0 , 3 , -1 , 0,
0, -1 , 1, 0,
1 , 0 , 0 , 0,
0 , 0 , 0 , 0
}