CAVLC -CAVLC概念
AVLC的全稱是Context-Adaptive Varialbe-Length Coding，即基於上下文的自適應變長編碼。CAVLC的本質是變長編碼，它的特性主要體現在自適應能力上，CAVLC可以根據已編碼句法元素的情況動態的選擇編碼中使用的碼錶，並且隨時更新拖尾係數後綴的長度，從而獲得極高的壓縮比。H.264標準中使用CAVLC對4×4模塊的亮度和色度殘差數據進行編碼。
CAVLC -CAVLC原理
在H.264標準編碼體系中，視頻圖像在經過了預測、變換及量化編碼後表現出如下的特性：4×4塊殘差數據塊比較稀疏，其中非零係數主要集中在低頻部分，而高頻係數大部分是零；量化後的數據經過zig-zag掃描，DC係數附近的非零係數值較大，而高頻位置上的非零係數值大部分是+1和-1；相鄰的4×4塊的非零係數的數目是相關的。CAVLC就是利用編碼後殘差數據的這些特性，通過自適應對不同碼錶的選擇，利用較少的編碼數據對殘差數據進行無損的熵編碼，進一步減少了編碼數據的冗餘和相關性，提高了H.264的壓縮效率。CAVLC -CAVLC編碼流程
視頻圖像在經過預測、變換和量化編碼後，需要經過Zig-zag掃描和重新的排序過程，爲後序的CAVLC編碼進行準備。一個殘差數據塊的CAVLC熵編碼的流程如圖所示： 1、TotalCoeffs和TrailingOnes的編碼
從碼流的起始位置開始計算整個編碼塊中非零係數的數目（TotalCoeffs），非零係數的數目爲從0-16，非零係數的數目被賦值給變量TotalCoeffs。
拖尾係數是指碼流中正或者負1的個數（+/-1）。拖尾係數的數目（TrailingOnes）被限定在3個以內，如果+/-1的數目超過3個，則只有最後3個被視爲拖尾係數，其餘的被視爲普通的非零係數，拖尾係數的數目被賦值爲變量TrailingOnes。
nC（Number Current 當前塊值）值的計算集中體現了CAVLC的基於上下文的思想，通過nC值選擇不同H.264標準附錄CAVLC碼錶。
3、查表獲得coeff_token編碼
根據之前編碼和計算過程所得的變量TotalCoeffs、TrailingOnes和nC值可以查H.264標準附錄CAVLC碼錶，即可得出coeff_token編碼序列。
4、編碼每個拖尾係數的符號：前面的coeff_token編碼中已經包含了拖尾係數的總數，還需進一步對拖尾係數的符號進行編碼。由於拖尾係數符合爲正（+）或負（-），因此，在H.264標準中規定用0表示正1（+1）、1表示負1（-1）。當拖尾係數的數目超過3個只有最後3個被認定爲拖尾係數，因此對符號的編碼順序應按照反向掃描的順序進行。
5、編碼除拖尾係數之外的非零係數的幅值（Levels）
非零係數的幅值（Levels）由兩個部分組成：前綴（level_prefix）和後綴（level_suffix）。levelCode、levelSuffixsSize和suffixLength是編碼過程中需要使用的三個變量，其中levelCode是中間過程中用到的無符號數，levelSuffixsSize表示後綴長度位數，suffixLength代表Level的碼錶序號。
6、編碼最後一個非零係數前零的數目(TotalZeros)
TotalZeros指的是在最後一個非零係數前零的數目，此非零係數指的是按照正向掃描的最後一個非零係數。因爲非零係數數目（TotalCoeffs）是已知，這就決定了TotalZeros可能的最大值。根據TotalCoeffs值，H.264標準共提供了25個變長表格供查找，其中編碼亮度數據時有15個表格供查找，編碼色度DC 2×2塊（4：2:0格式）有3個表格、編碼色度DC 2×4塊（4：2:2格式）有7個表格。
7、編碼每個非零係數前零的個數（RunBefore）
在CAVLC中，變量 ZerosLeft表示當前非零係數左邊的所有零的個數，ZerosLeft的初始值等於TotalZeros。每個非零係數前零的個數（RunBefore）是按照反序來進行編碼的，從最高頻的非零係數開始。H.264標準中根據不同ZerosLeft和RunBefore，構建了RunBefore編碼表格供編碼查找使用。根據表格每編碼完一個RunBefore，對ZerosLeft的值進行更新，繼續編碼下一個RunBefore，直至全部完成所有非零係數前零的個數的編碼。當ZerosLeft=0即沒有剩餘0需要編碼時或者只有一個非零係數時，均不需要再進行RunBefore編碼。
CAVLC -CAVLC解碼流程
CAVLC熵解碼是上述CAVLC熵編碼的逆過程，CAVLC熵解碼的輸入數據是來自片層數據的比特流，解碼的基本單位是一個4×4的像素塊，輸出爲包含4×4塊每個像素點所有幅值的序列。CAVLC解碼步驟如下：1. 初始化所有的係數幅值
2. 解碼非零係數個數（TotalCoeff）和拖尾係數個數（TrailingOnes）。
3. 解碼拖尾係數符號（trailing_ones_sign_flag）
4. 解碼非零係數幅值
5. 解碼total_zeros和run_before
6. 組合非零係數幅值和遊程信息，得到整個殘差數據塊
假設有一個 4*4 數據塊
（變化，量化後就送入熵編碼）
{
0 , 3 , -1 ,0,
0, -1, 1,0,
1 , 0 , 0 ,0,
0 , 0 , 0 ,0
}
數據重排列： 0 ， 3 ， 0 ， 1 ， -1 ， -1 ， 0 ， 1 ， 0……
1 ） 初始值設定：
非零係數的數目（ TotalCoeffs ） =5 ；
拖尾係數的數目（ TrailingOnes ） =3 ；
最後一個非零係數前零的數目（ Total_zeros ） =3 ；
變量 NC=1;
（說明： NC 值的確定：色度的直流係數 NC=-1 ；其他係數類型 NC 值是根據當前塊左邊 4*4 塊的非零係數數目（ NA ）當前塊上面 4*4 塊的非零係數數目（ NB ）求得的，見畢厚傑書 P120 表6.10 ）
suffixLength = 0 ；
i = TotalCoeffs = 5;( 反序編碼 )
2 ） 編碼 coeff_token ：
查標準（ BSISO/IEC 14496-10:2003 ） Table9-5 ，可得：
If (TotalCoeffs == 5 &&TrailingOnes == 3 && 0<= NC < 2)
coeff_token = 0000 100;
Code output = 0000100;
3 ） 編碼所有 TrailingOnes 的符號：
逆序編碼，三個拖尾係數的符號依次是＋（ 0 ），－（ 1 ），－（ 1 ）；
即 :
TrailingOne sign[i--] = 0;
TrailingOne sign[i--] = 1;
TrailingOne sign[i--] = 1;
Code output = 0000100 011;
4 ） 編碼除了拖尾係數以外非零係數幅值 Levels ：（ 畢書這個例子說的不是很細，而且有個小錯誤）
過程如下：
（ 1 ）將有符號的 Level[i] 轉換成無符號的 levelCode ；
如果 Level[ i] 是正的， levelCode = (Level[ i]<<1) –2;
如果 Level[ i] 是負的， levelCode = - (Level[ i]<<1) – 1;
（ 2 ）計算 level_prefix ： level_prefix= levelCode /(1<<suffixLength) ；
查表 9-6 可得所對應的 bitstring ；
（ 3 ）計算 level_suffix ： level_suffix= levelCode %(1<<suffixLength) ；
（ 4 ）根據 suffixLength 的值來確定後綴的長度；
（ 5 ） suffixLength updata ：
If ( suffixLength == 0 )
suffixLength++ ；
else if ( levelCode >(3<<suffixLength-1)&& suffixLength<6)
注：大於預置值就 suffixLength++;
suffixLength++;
回到例子中，依然按照逆序，Level[i--] = 1；（此時i = 1）
levelCode = 0；level_prefix = 0；
查表9-6，可得level_prefix = 0時對應的bit string = 1；
因爲suffixLength初始化爲0，故該Level沒有後綴；
因爲suffixLength = 0，故suffixLength++；
Code output = 0000 100011 1；
編碼下一個Level：Level[0] = 3；
levelCode = 4；level_prefix = 2；查表得bit string = 001；
level_suffix = 0；suffixLength = 1；故碼流爲0010；
Code output = 0000 100011 1 0010 ；
i = 0，編碼Level結束。
5）編碼最後一個非零係數前零的數目（TotalZeros）：
查表9-7，當TotalCoeffs = 5，total_zero = 3時，bit string = 111；
Code output = 0000 100011 1 0010 111；
6）對每個非零係數前零的個數（RunBefore）進行編碼：
i = TotalCoeffs = 5；ZerosLeft = Total_zeros = 3；查表9-10：
依然按照逆序編碼
ZerosLeft =3, run_before = 1， run_before[4]=10;
ZerosLeft =2, run_before = 0 ，run_before[3]=1;
ZerosLeft =2, run_before = 0， run_before[2]=1;
ZerosLeft =2, run_before = 1， run_before[1]=01;
ZerosLeft =1, run_before = 1，run_before[0] 最後一個非零係數不需要碼流來表示
Codeoutput = 0000 100 011 1 0010 111 10 1 1 01；
編碼完畢。（CAVLC主要是查表，標準中的表是通過大量實驗的出來的！）
解碼過程：
接收碼流爲：0000 1000 1110 0101 1110 1101
計算NC = 1
解碼詳細過程如下：
1. 根據Coeff_token和NC查表(見標準表9-5)，得到非零係數數目TotalCoeffs和拖尾係數數目TrailingOnes
NC = 1選擇對應的表，Coeff_token爲0000100，查表得到TotalCoeffs=5TrailingOnes=3
輸出序列：無
2. 解析拖尾係數
由第一步得到拖尾係數有3個，輸入拖尾係數符號編碼碼流011，得到兩個拖尾係數由先到後是 -1，-1，1
output：-1，-1，1（反序輸出）
3. 解析除拖尾係數外的非零係數的幅值（level）
（1） 確定後綴長度SuffixLength
（2） 根據碼流查表9-6得到前綴LevelPrefix
（3） 根據前綴和後綴，得到
LevelCode=(levelprefix<<suffixlength)+levelsuffix
（4） Levelcode爲偶數 level=(level+2)/2
Levelcode爲奇數 level=(-level-1)/2
（5） 根據設定的閾值確定是否update Suffixlegth
回到例子中，按照逆序
i=0, Sufixlegth=0,查表9-6，1對應的前綴levelprefix=0，levelcode=0,
計算得到level=1 , i++ ， sufixlegth++（第一次都要加）
i=1,sufixlegth=1,查表0010（3爲前綴，1位後綴 ）對應的前綴 levelprefix=2,計算levelcode=4，level=3,i++
i=2 >=TotalCoeffs-TrailingOnes,除拖尾係數外的非零係數解析完畢
output：3，1，-1，-1，1
4. 解析每個非零係數前零的個數
根據TotalCoeffs=5和輸入碼流111查表9-7得到TotalZeros=3
初始i=TotalCoeffs-1=4 ,zeroleft=TotalZeros=3 , 5個非零係數前零的數目解析如下：
i=4,zeroleft=3,根據碼流10，查表9-10,runbefor=1,
輸出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=3,zeroleft=3-1=2,根據碼流1，查表runbefore=0，
輸出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=2,zeroleft=2-0=2,根據碼流1，查表runbefore=0，
輸出序列：3，1，-1，-1，0，1
i=1,zeroleft=2-0=2,根據碼流01，查表runbefore=1，
輸出序列：3，0，1，-1，-1，0，1
i=0,zeroleft=2-1=1，輸出序列：0，3，0，1，-1，-1，0，1
5. 解碼完畢，將剩下的元素用0補齊，反序排列就可以得到4*4矩陣。
6. 最後還原爲一個4*4數據塊
{
0 , 3 , -1 , 0,
0, -1 ,1, 0,
1, 0 , 0 , 0,
0, 0 , 0 , 0
}