13、HEVC视频压缩标准中自适应算术编码（CABAC）的计算复杂度分析

HEVC视频压缩标准中自适应算术编码（CABAC）的计算复杂度分析

一、引言

现代视频压缩技术主要采用混合编码方案，包含帧内预测、帧间预测和残差数据的有损变换编码。像MPEG - 2、H.263和MPEG - 4 AVC/H.264等技术都运用了这种混合编码方案。其中，熵编码是每个混合视频编解码器的关键部分，它能进一步减少残差数据中的冗余，提升视频编码器的压缩性能。

基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）算法应运而生，它代表了当前的先进解决方案，并成为MPEG - 4 AVC/H.264视频压缩技术的一部分。虽然CABAC在MPEG - 4 AVC/H.264中的压缩性能和计算复杂度已得到充分研究，但随着技术发展，新的高效视频编码（HEVC）国际标准问世。在HEVC中，采用了改进版的CABAC算法，其压缩性能与原版相似，但复杂度更低。同时，HEVC技术还有许多改进和新的编码工具，这使得以往在MPEG - 4 AVC/H.264等旧技术下的计算复杂度分析结果可能不适用于HEVC。因此，本文聚焦于HEVC视频编解码器框架下改进版CABAC熵编解码器的计算复杂度问题。

二、HEVC视频压缩 - CABAC熵编码

要准确评估相关结果，需了解CABAC熵编解码器的结构。HEVC中使用的CABAC版本与MPEG - 4 AVC/H.264视频编解码器中的版本总体结构相同。

CABAC算法的特点是使用二进制算术编码器核心（M - 编码器），该核心针对速度进行了高度优化。它能处理字母表A = {0, 1}中的符号，在CABAC表示中，这些符号被视为最不可能符号（LPS）或最可能符号（MPS）。

在CABAC编码的第一阶段，由