Context-adaptive variable-length coding

Le Context-adaptive variable-length coding ou CAVLC est une forme de codeur entropique à longueur variable utilisé dans la norme vidéo H.264 ou MPEG-4 AVC. Il fait partie des techniques de compression sans perte, c'est-à-dire qu'à partir du code binaire généré par le codeur, il est possible de faire l'opération inverse et de retrouver les informations d'entrée sans aucune différence.

Principe

Le CAVLC est un codeur adaptatif à longueur variable basé sur le codage de Huffman. Il s'agit d'un codage souvent représenté en arbre dans lequel chaque symbole est assigné à un code plus ou moins long selon sa probabilité d'apparition. Un code sera long si sa probabilité est faible. Le défaut du codage de Huffman est que le nombre de bits qu'il attribue pour chaque symbole est entier et donc il est souvent loin du codage optimal. Par exemple, si on considère une probabilité de 0.99%, le meilleur codage selon l'entropie (eq.1) est de 0.015 bits or le symbole assigné sera codé sur 1 bit (au minimum).

Rappel de la formule du calcul de l'entropie:

H = − log(P), où P est un réel compris compris entre 0 et 1 (la probabilité) (eq.1)

Applications

Dans la norme H.264, son rôle est d'encoder les coefficients des blocs résiduels de l'image à encoder après les étapes de transformée de Fourier discrète, de quantification et de ré-ordonnancement (établi par un zigzag). Il s'agit de la dernière étape d'encodage qui permet de créer le flux binaire. L'opération inverse est utilisé par le décodeur.

La norme H.264 possède également un deuxième codeur entropique mais de type arithmétique CABAC (Context-based adaptive binary arithmetic coding) qui est plus efficace d'un point de compression par rapport au CAVLC (environ 10% de gain en compression) mais qui demande beaucoup plus de ressources pour le décodage.

Le CAVLC est présent sur tous les différents profiles de la norme H.264 contrairement au CABAC qui est exclus des profiles baseline et extended.

Références

(en) E. G. Richardson, H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia, Chichester, John Wiley & Sons Ltd., septembre 2003 (ISBN 0-470-84837-5) 

Annexes

Articles connexes

• Compression sans perte
• H.264
• codage de Huffman
• Codage entropique

Lien externe

• (en) tutoriaux H.264
• (en) Tutorial du CAVLC