H.264熵解码详细过程
1、三种熵编码形式
熵编码是无损压缩编码方法，它生成的码流可以经熵解码无失真地恢复出数据。
对应熵编码方案，在H.264标准中也有3种熵解码方案: 指数哥伦布解码，CAVLC解码和CABAC解码。在标准中通过描述子(Descriptor)的形式来说明一个语法元素熵解码的方法。对于片层以上的语法元素有定长解码和变长解码方案；对于片层以下的语法元素，当entropy_coding_mode_flag为0时使用指数哥伦布和CAVLC解码，为1时使用CABAC解码。
2、CAVLC解析过程
//coeffLevel存放着解析后的系数
residual_block_cavlc(int coeffLevel, int maxNumCoeff )
{
for( i = 0; i < maxNumCoeff; i++ )
coeffLevel[ i ] = 0;
int coeff_token = ce(v); //根据(标准表9-5)计算出非零系数数目(TotalCoeff)、拖尾系数数目(TrailingOnes)
if( TotalCoeff( coeff_token ) > 0 ) //非零系数的数目 > 0
{
int suffixLength; //后缀长度
if( TotalCoeff( coeff_token ) > 10 && TrailingOnes( coeff_token ) < 3 )
suffixLength = 1;
else
suffixLength = 0;
for( i = 0; i < TotalCoeff( coeff_token ); i++ )
{
if( i < TrailingOnes( coeff_token ) ) //解码拖尾系数的符号
{
int trailing_ones_sign_flag = u(1);
level[ i ] = 1 – 2 * trailing_ones_sign_flag;
}
else //解码拖尾系数之外的非零系数的幅值(Levels)
{
int level_prefix = ce(v); //从当前位置不断读取0，直至读到1为止，则0的个数就是level_prefix的值(标准表9-6)
int levelCode = ( Min( 15,level_prefix ) << suffixLength );
if( suffixLength > 0 || level_prefix >= 14 )
{
int level_suffix = u(v); //读入v位并解释成无符号整数
levelCode += level_suffix;
}
if( level_prefix >= 15 && suffixLength == 0 )
levelCode += 15;
if( level_prefix > = 16 )
levelCode += ( 1 << ( level_prefix – 3 ) ) – 4096;
if( i == TrailingOnes( coeff_token ) && TrailingOnes( coeff_token ) < 3 )
levelCode += 2;
//将无符号的levelCode转换成有符号的level
if( levelCode % 2 == 0 )
level[ i ] = ( levelCode + 2 ) >> 1;
else
level[ i ] = ( -1*levelCode – 1 ) >> 1;
//更新suffixLength,隐含了上下文自适应过程
if( suffixLength == 0 )
suffixLength = 1;
if( Abs( level[ i ] ) > ( 3 << ( suffixLength – 1 ) ) && suffixLength < 6 )
suffixLength++;
}
int zerosLeft;
if( TotalCoeff( coeff_token ) < maxNumCoeff )
{
int total_zeros = ce(v); //系数中0的总个数(标准表9-7,9-8,9-9)
zerosLeft = total_zeros;
}
else
zerosLeft = 0;
for( i = 0; i < TotalCoeff( coeff_token ) – 1; i++ )
{
if( zerosLeft > 0 )
{
int run_before = ce(v); //解码非零系数前零的个数(标准表9-10)
run[ i ] = run_before;
} else
run[ i ] = 0;
zerosLeft = zerosLeft – run[ i ];
}
run[ TotalCoeff( coeff_token ) – 1 ] = zerosLeft; //run[i]记录了第i个非零系数前0的个数
int coeffNum = -1;
for( i = TotalCoeff( coeff_token ) – 1; i >= 0; i-－)
{
coeffNum += run[ i ] + 1
coeffLevel[ coeffNum ] = level[ i ];
}
}
}
}
K阶指数哥伦布编码
在H.264中，使用CABAC需要进行二值化处理，而指数哥伦布编码就是CABAC的一种二值化处理的方法。k阶指数哥伦布编解码具体过程如下：
A、编码过程：假设待编码数字为CodeNum（必须非负整数）
指数哥伦布编码后的形式为[MZeors][1][Info]，MZero表示M个0。
1、将CodeNum以二进制形式表示(若不足k位，前面补0)，去掉后面k位(若刚好是k位，去掉k位后得0)，将结果（数值）加1，得到二进制数T1；
2、M为二进制数T1的二进制位数减一；
3、然后将第一步中舍去的k位接到T1结尾，就得到[1][Info]。
设[Info]的二进制位数为I，编码过程也可以如下描述：
[1 Info] 是CodeNum+2^k的二进制表示，MZeros中0的个数M = I - k。
于是就有总的编码长度CodeLen = M + 1 + I =2M+k+1。
B、解码过程：
1、读入连续0，连续0的个数就是M；
2、计算CodeLen = 2M+k+1，得到[1 Info]的位数是 I=CodeLen - M =M+K+1；
3、读入I位二进制码字，转换成10进制，假设为W。由W = CodeNum + 2^k，得CodeNum = W-2^K。
C、示例：
对于 k =0时：CodeNum=3。
编码如下：
二进制表示为11，去掉k=0位后加1得100；
所以M=2；
所以编码后结果为[MZeros][1][Info] = [MZeros][1 Info] = 00100
解码如下：
读入连续2个0，所以M=2；CodeLen=2M+1+k=5；所以需要再读入3个码流100，[1 Info]就是100，转成十进制结果W为4，所以CodeNum = W-2^K=4-1=3;
同样对于k=0，CodeNum=6时，编码为：00111；
同样对于k=3，CodeNum=3时，编码为：1011；
同样对于k=3，CodeNum=6时，编码为：1110；
同样对于k=3，CodeNum=10时，编码为：010010；
