HEVC/H.265理论知识（8）——熵编码

一、HEVC中熵编码采用的技术

1、零阶（或者k阶）哥伦布指数编码（变长编码，类似于哈夫曼编码那样），主要用于VPS、SPS、PPS、slice头部信息的编码

2、CABAC（算数编码），主要用于数据和参数的编码

二、零阶哥伦布指数编码（假设对数字4进行编码，n=4）

1、把n转换成二进制，即100

2、对二进制加上一，即101

3、计算二进制的比特数，假设为x，101的比特数是3

4、在二进制比特的前面加上（x-1）个比特的0，即00 101

三、零阶哥伦布指数编码技术

1、对于一个数字，先把它转换成索引index（书上把它叫做codeNum），

if n > 0

     index= 2n - 1

else

     index= -2n

2、编码器中设置了一张全局表存放了从0到N的零阶哥伦布指数编码的码字，以index作为索引，在表中进行查找，得到码字

三、CABAC算数编码介绍

1、两个关键字L和R，L表示区间下界，R表示区间范围

2、算数编码对错误敏感

3、常规方式的编码主要有三个步骤：

     （1）二进制化

     （2）上下文建模

     （3）二进制算数编码

4、旁路编码主要由两个步骤：

     （1）二进制化

     （3）编码（旁路编码假设每个符号出现的概率相等，因此不需要建模）

四、CABAC算数编码技术

1、二进制化

     （1）采用截断莱斯二元化（TK）、K阶指数哥伦布指数编码（EGK）、定长二元化（FL），不同的语法元素选择不同的二进制方案

     （2）有两个语法元素cu_qp_delta_abs和coeff_abs_level_remaining才用了上面的几种方式混合来进行二进制化

2、上下文建模（建模即建立概率模型）

     （1）关键的参数r，表示上下文模型的索引。

     （2）r与两个参数相关：MPS（最大概率符号，取值一般是0和1，因为二进制也只能取这个值）和δ （概率状态索引）

     （3）CABAC中为LPS（最小概率符号）设定了64个初始值，δ 与LPS是一一对应的，LPS的更新表现为δ 的更新

     （4）上下文建模的主要目的就是要确定模型的初始MPS和a，MPS和δ 可以通过公式进行计算

     （5）初始化之后就是模型更新：

          ①如果当前bit等于MPS，那么查询MPS表格更新啊

          ②如果当前bit等于LPS，如果δ ==0，那么互换MPS和LPS，然后查询LPS表更新δ ；如果δ ！=0 那么直接查询LPS表，更新δ

3、二进制编码

     （1）根据每一个bit和其概率模型参数进行编码

     （2）需要两个关键参数区间下限L和区间范围R，这两个参数表示了编码器的状态

     （3）计算索引值p，p=(R >> 6) & 3

     （4）通过δ和p在表格（rangeTabLps）中查询LPS对应的子区间R1

     （5）通过R1计算MPS对应的子区间R2，R2=R-R1

     （6）如果当前的bit等于MPS，那么选择R2作为下一个R，L不变

     （7）如果当前的bit等于LPS，那么选择R1作为下一个R，L更新，L=L+R2

五、系数的熵编码

1、普通的语法参数，比如预测模式等可以直接使用CABAC进行处理；但是系数（即量化之后的数据）则需要进行一些预处理

2、先把TB分成多个4x4的子块，然后扫描系数，扫描是基于4x4的子块进行的（子块内部的扫描方式和子块的扫描方式一样），扫描的方式有：对角扫描、水平扫描、垂直扫描

3、扫描是从最后一个系数开始的，即倒着扫描

4、一个4x4块的16个系数被称为一个系数组（CG）

5、一个TB的系数经过扫描之后就可以变成一维的数组了，需要对这一组系数进行编码

6、编码最后一个非零系数的位置，然后编码其他非0系数的位置（有若干比较关键的语法参数）

7、对非零系数的幅值进行编码（有比较多的规则）