[发明专利]一种二元算术编码器

说明书

本公开提供了一种高吞吐的二元算术编码器，Range更新单元采用3种Range更新子单元，并组织成LU‑LU‑MU级联结构、LU‑MU级联结构、LU‑FU级联结构，使得电路得到优化，可以缩短电路的路径延时，提高电路的工作频率，进而提高二元算术编码器的吞吐率，支持高清、超高清视频的实时编码。

技术领域

本公开涉及数字视频编解码技术领域，具体涉及一种高吞吐的二元算术编码器，可应用于高清、超高清视频的实时编码系统。

背景技术

随着多媒体技术的快速发展，人们对视频分辨率的要求越来越高，视频分辨率朝着4K(3840×2160)和8K(7680×4320)超高清方向发展。超高清视频的高分辨率、高帧率和高像素深度导致了庞大的数据量，对视频编码技术提出了更高的要求。针对超高清视频的编码需求，新一代视频编码标准H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding，高效视频编码)于2013年正式发布。相比前一代H.264/AVC标准，HEVC的压缩率提高1倍，而编码的复杂度也大大增加，给超高清视频的实时编码带来巨大挑战。HEVC视频编码中的熵编码采用基于上下文的自适应二元算术编码(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC)算法，算法的概率自适应和区间划分存在很强的数据依赖，严重限制了编码过程的并行度，成为整个HEVC编码的吞吐瓶颈之一。

二元算术编码的吞吐率使用单位时间能处理的bin数来衡量。二元算术编码过程较为复杂，且数据依赖性很强，提高二元算术编码的吞吐率是提高熵编码吞吐率的关键。要实现高清、超高清视频实时编码，高吞吐的二元算术编码器十分重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提出一种高吞吐的二元算术编码器，以支持高清、超高清视频的实时编码。

(二)技术方案

本公开提供了一种二元算术编码器，包括：采用多个级联结构的区间范围更新模块，用于接收bin输入信息，对区间范围进行更新并输出偏移值和左移位数；区间下界更新模块，用于接收所述bin输入信息、偏移值和左移位数，输出高位溢出比特和高位溢出比特数目；合并输出模块，用于接收所述高位溢出比特和高位溢出比特数目，输出溢出比特流。

在一些实施例中，所述区间范围更新模块包括：区间范围更新预处理单元和区间范围更新单元，构成三级流水线结构，所述区间范围更新单元包括多个级联结构。

在一些实施例中，所述区间范围更新单元包括三个级联结构，第一级联结构为LU-LU-MU级联结构，第二级联结构为LU-MU级联结构，第三级联结构为LU-FU级联结构；其中，LU单元为LPS符号更新单元，MU单元为MPS符号更新单元，FU单元为通用符号更新单元。

在一些实施例中，所述区间范围更新单元还包括：寄存器，其输入端连接所述FU单元的输出端，其输出端连接第一级联结构的第一个LU单元。

在一些实施例中，所述区间范围更新预处理单元包括四个输入端、三个多路选择器和寄存器；所述寄存器的输出端接第一级联结构的第一个LU单元；第一输入端接第一级联结构的第二个LU单元和第一多路选择器；第二输入端接第一多路选择器、第二级联结构的LU单元和第二多路选择器；第三输入端接第二多路选择器、第三级联结构的LU单元和第三多路选择器；第四输入端接第三多路选择器以及寄存器的输入端；所述第一多路选择器的输出端接第一级联结构的MU单元；所述第二多路选择器的输出端接第二级联结构的MU单元；所述第三多路选择器的输出端接第三级联结构的FU单元。

在一些实施例中，所述LU单元、MU单元和FU单元包括：rLPS生成级结构和区间范围更新级结构。