HEVC熵编码详解：CABAC与指数哥伦布编码

"HEVC熵编码是视频编码标准H.265的核心组成部分，旨在高效地用二进制比特流表示图像数据。该编码方式包括零阶指数哥伦布编码（ue(v)和se(v)）以及上下文自适应的二进制算术编码（CABAC）。CABAC是主要的编码方法，尤其适用于残差数据的编码，它利用算术编码和上下文建模来提升压缩效率。" HEVC（High Efficiency Video Coding，高效视频编码）熵编码是一种关键的编码技术，用于减少视频数据的传输量。熵编码的目标是基于数据的概率分布，用最短的二进制表示来编码信息。H.265标准中，熵编码主要采用两种策略：零阶指数哥伦布编码和上下文自适应的二进制算术编码（CABAC）。 零阶指数哥伦布编码（Zigzag Exp-Golomb Coding）包括无符号和有符号两种形式。ue(v)编码用于无符号整数，其码字由一个前缀（M个0后面跟着1）和一个后缀（长度为M的二进制串INFO）组成。编码过程中，根据语法元素的值CodeNum确定前缀的长度M和后缀INFO。se(v)编码则首先将有符号数转换为无符号数，然后应用ue(v)编码规则。 CABAC（Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding）是HEVC的主力编码工具，尤其适用于编码变换和量化后的残差数据。CABAC利用算术编码，这是一种基于概率的编码方法，通过精确估计每个符号出现的概率来减少编码长度。同时，CABAC结合了上下文建模，即根据已编码符号的上下文信息来更新预测概率，从而更好地利用数据间的相关性，进一步提高编码效率。CABAC的编码流程包括三个步骤：二进制化、上下文建模和二进制算术编码。在二进制化阶段，输入的数据被转换为0或1的序列；上下文建模则根据已编码的信息调整编码上下文；最后，二进制算术编码器利用这些上下文概率进行编码。 HEVC熵编码的这两种方法共同作用，使得H.265标准能够在保持画质的同时，显著降低视频文件的大小，对于高清和超高清视频的传输和存储具有重要意义。通过深入理解并优化这些编码技术，可以在视频编码领域实现更高的压缩比和更好的性能。