哥伦布编码

哥伦布编码解码 UINT GetUeValue(BYTE *pBuff, UINT nLen, UINT &nStartBit) {     //计算0bit的个数     UINT nZeroNum = 0;     while (nStartBit < nLen * 8)     {         if (pBuff[nStartBit / 8] & (0x80 >> (nStartBit % 8)))         {             break;         }         nZeroNum++;         nStartBit++;     }     nStartBit ++;     //计算结果     DWORD dwRet = 0;     for (UINT i=0; i<nZeroNum; i++)     {         dwRet <<= 1;         if (pBuff[nStartBit / 8] & (0x80 >> (nStartBit % 8)))         {             dwRet += 1;         }         nStartBit++;     }     return (1 << nZeroNum) - 1 + dwRet; } 1. H.264/AVC标准规定了一系列编码方法,用于把符号编码成二进制比特流。这些方法包括: FLC (定长码) ExpG (指数哥伦布码) CAVLC CABAC 位于Slice data级别之上的符号,使用FLC或ExpG编码。 2. ExpG依据变字长编码理论。在变字长编码中,编码器的编码输出码字是长度不等的码字。大概率出现的信息符号,赋以短字长的码字;小概率出现的信息符号,赋以长字长的码字。 ExpG码字的二进制结构如下: [前导零][1][INFO] 码字包含M个前导零(M>=0),         bit 1,         M-bit信息域INFO。 根据输入的参数code_num,ExpG码的编码过程是: M = floor(log2(code_num + 1)) INFO = code_num + 1 - 2^M 相应的,解码过程是: (1) 读取一系列连续的bit 0直到bit 1,记录bit 0的个数(M), (2) 读取bit 1 (3) 读取M-bit = INFO (4) code_num = 2^M + INFO - 1 由此,ExpG的码字长度是2M+1比特。 3. 映射 H.264的语法参数k通过4种方式映射为code_num,然后对code_num使用ExpG编码,生成二进制码字。 4种映射方式: ue 无符号直接映射,code_num = k te 截断映射 se 有符号映射,code_num = 2|k| (k<=0)                code_num = 2|k| - 1 (k>0) me 根据标准中指定的表 4. ExpG解码的实现与优化 以FFMpeg中的get_ue_golomb()函数为例,ExpG的解码算法的优化既考虑运算量又考虑存储空间。 (1) 根据当前二进制ExpG码的比特地址index,读取n-bit的二进制数据到32-bit buf。 buf = swap32(*(uint32_t *)((uint8_t *)bit_stream + (index>>3))) << (index&0x07) swap32()的作用是在按32位读取bit stream时,处理大尾数、小尾数的转换。 -------------------------- | index%8 | buf的有效位n | -------------------------- | 0       | 32-bit       | -------------------------- | 1       | 31-bit       | -------------------------- | 2       | 30-bit       | -------------------------- | 3       | 29-bit       | -------------------------- | 4       | 28-bit       | -------------------------- | 5       | 27-bit       | -------------------------- | 6       | 26-bit       | -------------------------- | 7       | 25-bit       | -------------------------- 例如,当index%8=7时,buf的[31,6]位是有效的。 (2) 通过查表与计算相结合的方法,确定ExpG的码长,再进行解码。 (2.1) FFMpeg的实现方法是对码长不超过9-bit的ExpG码字制作查找表,如下: 当(buf >= 1<<27),取buf的最高9位, ExpG码 00001xxxx,码长9-bit,解码结果为[15,30]; ExpG码 0001xxxnn,码长7-bit,解码结果为[7,14],n表示不属于该ExpG码的bit; ExpG码 001xxnnnn,码长5-bit,解码结果为[3,6],n表示不属于该ExpG码的bit; ExpG码 01xnnnnnn,码长3-bit,解码结果为[1,2],n表示不属于该ExpG码的bit; ExpG码 1nnnnnnnn,码长1-bit,解码结果为0,n表示不属于该ExpG码的bit。 查找表为 index = [16,31]   ~ codeword_length = 9 ~ code_num = [15,30] index = [32,63]   ~ codeword_length = 7 ~ code_num = [7,14] index = [64,127]  ~ codeword_length = 5 ~ code_num = [3,6] index = [128,255] ~ codeword_length = 3 ~ code_num = [1,2] index = [256,511] ~ codeword_length = 1 ~ code_num = 0 (2.2) 对于码长大于9-bit的ExpG码, (a) 算出bit 1的位置x (b) ExpG码长 = 2*(31-x) + 1 (c) ExpG码 = buf >> 32 - (2*(31-x)+1) = buf >> (2*x - 31) (d) code_num = ExpG码 - 1 当读入buf的有效位是25-bit时,FFMpeg的ExpG解码优化算法能表示的最大值为8190。

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