[发明专利]用于上下文算术编解码的运算单元

说明书

技术领域

本发明涉及视频解码系统领域，尤其是一种用于上下文算术编解码的运算单元。 

背景技术

在视频解码系统中，包括用于上下文算术编解码的运算单元也称作CABAC编解码器，CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，基于上下文的自适应算术编码)是国际视频编码标准H.264采用的一种熵编码方案。CABAC有较高的压缩效率，但是实现起来也较复杂。熵编码器的功能是将每个宏块(MB，micro block)中所有的语法元素的值按照一定的顺序编码到码流中。 

一个语法元素在二进制化之后包含一个以上的二进制位，每一个二进制位称为一个bin，CABAC对一个bin的解码流程大致为： 

1选择上下文概率模型，读取上下文变量pStateIdx(概率状态索引)和valMPS(大概率符号值) 

2根据上下文变量pStateIdx把解码区间codIRange划分为两个子区间：小概率符号区间(用变量codIRangeLPS表示)和大概率符号区间(用变量codIRange表示)。 

3根据变量codIOffset(解码偏移)的大小，输出当前解码bin(二进制位)的值，如果codIOffset落在大概率符号区间中，则解码区间更新为大概率符号区间，否则，解码区间更新为小概率符号区间。 

4根据当前解码bin的值来自适应的更新上下文变量pStateIdx和valMPS的值。 

5对codIRange和codIOffset进行重归一化。 

当一个语法元素的所有bin解码完毕，则将这些bin转换成语法元素的值。 

以上仅是关于CABAC解码的原理性描述，有关CABAC解码的详细过程可以参考H.264标准，此处不再赘述。 

一个CABAC解码器的性能指标主要包含解码速度和存储器消耗量，一个高性能的CABAC解码器应该在消耗尽量少的存储器的情况下获得尽量高的解码速度。限制CABAC解码器性能提高的主要因素也就可以分成两个方面，一方面是限制解码速度提高的因素，一方面是限制存储器消耗量降低的因素。限制解码速度提高的主要因素是解码的窜行性以及对存储器的频繁访问，解码的窜行性体现在当前bin的解码依赖于先前已解码bin的值并且解码过程中用到的变量是逐次传递的，这给流水线的实现造成了困难，于是限制住了解码器的解码速度和吞吐量；对存储器的频繁访问体现在对概率模型和相邻信息的读取。限制存储器消耗量降低的主要因素在于存储上下文概率模型和已解码的相邻宏块信息。 

目前已经公开的硬件CABAC解码器往往解码速度不够高，或者存储器消耗量过大，也就是性能还有待于进一步优化。 

发明内容

为了克服已有视频解码系统的CABAC编解码器的解码速度较低、存储器消耗量过大的不足，本发明提供一种解码速度较快、降低存储器消耗量的用于上下文算术编解码的运算单元。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种用于上下文算术编解码的运算单元，所述运算单元包括： 

所述CABAC解码控制模块，用于控制整个CABAC解码； 

语法元素解码控制模块，用于控制各个语法元素的解码，主要负责计算上下文概 率模型的索引和判断各个语法元素解码的结束，并在语法元素解码结束的时候根据解码的bin串得出语法元素的值，以及计算在一个语法元素的解码过程中从码流中读入的bit数； 

所述运算单元还包括： 

概率模型缓存模块，用于缓存当前解码所需的概率模型； 

存储器访问控制模块，用于控制对RAM的访问，控制RAM和概率模型缓存模块之间的数据交互，当概率模型缓存模块中不含有当前解码所需的概率模型时，对概率模型缓存模块中的数据进行保存并对概率模型缓存模块中的数据进行更新； 

解码引擎模块，用于进行算术解码，并计算在一个bin的解码过程中从码流中读入的bit数。 

进一步，所述解码引擎模块包括： 

概率模型更新子模块，用于根据解码bin的值对相应的概率模型进行更新； 

解码bin选择子模块，用于从四个解码引擎的解码bin输出中选出有效的位，当前工作的解码引擎的输出bin即为有效的位； 

解码引擎选择子模块，用于根据控制信号产生四个解码引擎的使能信号； 

重归一化子模块，用于对解码引擎状态变量codIRange和codIOffset进行重归一化；