H264 CABAC硬编码熵编码器：Verilog实现与设计详解

本文是一篇关于H264中熵编码CABAC的经典论文，标题为"A Hardwired Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Encoder for H.264 Advanced Video Coding"，作者为Po-Sheng Liu、Jian-Wen Chen和Youn-Long Lin，来自台湾清华大学计算机科学系。H.264是视频编码标准，CABAC（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）是一种高效的熵编码算法，用于压缩视频数据，减少冗余。 论文主要关注CABAC的硬件实现，特别是针对H.264/AVC标准设计的一种全硬连线的上下文依赖自适应二进制算术编码器。该设计的关键组成部分包括： 1. **上下文对生成器**：负责将原始输入转换为二进制值，这是编码过程的基础。 2. **3级流水线的二值化模块**：此模块确保数据的连续处理，提高编码效率。 3. **上下文模型器**：提供上下文信息，通过邻近数据决定当前编码的统计特性。 4. **4级流水线的多模式算术编码器**：这个模块负责根据上下文进行编码，并同时处理多种编码模式，提高了编码并行性。 5. **编码引擎**：分为常规编码引擎、旁路编码引擎和确定性编码引擎，它们协同工作，分别负责不同的编码任务，如标准编码、快速跳过决策等。 此外，论文特别强调了上下文表的设计，它有399个条目，每个条目包含两个字段：pState和MPS（可能是概率状态和模式选择参数）。这种设计旨在优化编码性能，减少存储需求，同时保持编码的高效性和准确性。 这篇论文深入探讨了CABAC在H264编码中的关键硬件实现技术，不仅提供了理论基础，还展示了如何通过硬件优化来提升编码效率，对于理解和实现高效的视频编码系统具有重要意义。对于从事视频编码、硬件设计或底层编码技术研究的工程师来说，这是一篇不可多得的参考资料。