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2025-08-02T22:54:44Z

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'''CABAC''' ('''Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding''') beschreibt eine effektive Art der verlustfreien [[Datenkompression|Komprimierung]] von Binärdateien. Der Referenz-Algorithmus für CABAC wurde von der [[ITU-T]] und der [[ISO]]/[[International Electrotechnical Commission|IEC]] im Zuge der Standardisierung des Videocodecs [[H.264|MPEG-4/Part10 (H.264/AVC)]] entwickelt.

Wie der Name andeutet, handelt es sich bei CABAC um eine auf Binärdaten spezialisierte [[arithmetische Kodierung]], die ihre Kodiertabellen kontextabhängig ändern kann. Wie alle arithmetischen Kodierer ist auch CABAC ein [[Entropiekodierung|Entropiekodierer]]. Im Vergleich zur bekannten Entropiekodierung nach [[Huffman-Code|Huffman]] schneidet CABAC wesentlich besser ab, ist aber auch um ein Vielfaches rechenintensiver.

== Funktionsweise ==
Das Codieren eines Datensymbols mit CABAC umfasst die folgenden Schritte:<ref>Vcodex: [https://www.vcodex.com/h264avc-context-adaptive-binary-arithmetic-coding-cabac/ H.264/AVC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC)]</ref>

* Binarisierung: CABAC verwendet Binary Arithmetic Coding, was bedeutet, dass nur binäre Entscheidungen (0 oder 1) codiert werden. Ein nicht-binäres Symbol wird „binarisiert“ oder vor der [[Arithmetische Kodierung|arithmetischen Kodierung]] in einen [[Binärcode]] umgewandelt. Dieser Prozess ähnelt dem Prozess der Umwandlung eines Datensymbols in einen Code variabler Länge, aber der Binärcode wird vor der Übertragung durch den arithmetischen Kodiererweiter codiert. Die Schritte 2, 3 und 4 werden für jedes Bit des binarisierten Symbols wiederholt.
* Auswahl des Kontextmodells: Ein Kontextmodell ist ein Wahrscheinlichkeitsmodell für eine oder mehrere Bits des binarisierten Symbols. Dieses Modell kann aus einer Auswahl verfügbarer Modelle in Abhängigkeit von der Statistik kürzlich codierter Datensymbole ausgewählt werden. Das Kontextmodell speichert die [[Wahrscheinlichkeit]], dass jedes Bit 0 oder 1 ist.
* [[Arithmetische Kodierung]]: Ein arithmetischer Kodierer codiert jedes Bit gemäß dem ausgewählten Wahrscheinlichkeitsmodell. Es gibt nur zwei Unterbereiche für jedes Bit (entsprechend 0 und 1).
* Aktualisierung der [[Wahrscheinlichkeit]]: Das ausgewählte Kontextmodell wird basierend auf dem tatsächlichen codierten Wert aktualisiert.

== Die Buchstaben CABAC aufgeschlüsselt ==
Kontextbasierende adaptive ('''CA'''BAC) Kodierung verweist auf die Möglichkeit des Kodierers, seine Kodiertabellen während des Kodiervorgangs dynamisch an das zu kodierende Material anpassen zu können.

Binäre (CA'''B'''AC) Kodierung zeigt an, dass dieser Kodierer nur für binäre Daten funktioniert. Daten, die in einem anderen Format vorliegen, müssen zuerst in eine binäre Darstellung umgewandelt werden.

Arithmetische Kodierung (CAB'''AC''') ist eine äußerst effektive Art der Entropiekodierung.

== CABAC und H.264 ==
In den Profilen [[H.264#Profile|"Main Profile"]] und [[H.264#Profile|"High Profile"]] des Videostandards [[H.264|MPEG-4/Part10 (H.264/AVC)]] wird CABAC eingesetzt und ist dort mit verantwortlich für die gute Bildqualität, die hohe Kompressionsrate und den hohen Rechenaufwand.

In den niedrigeren Profilen des Videostandards H.264 kommt das einfachere Kodierverfahren [[CAVLC]] (Context-Adaptive Variable Length Coding) zum Einsatz.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Iain E. G. Richardson
|Titel=H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia
|Verlag=John Wiley & Sons Ltd.
|Ort=Chichester
|Datum=2003
|Sprache=en}}

== Weblinks ==
* [http://www.staroceans.org/e-book/vcodex/H264_cabac_wp.pdf CABAC in H.264, englisch] (PDF; 15 kB)
* [https://iphome.hhi.de/marpe/download/cabac_ieee03.pdf CABAC, englisch] (PDF; 829 kB)
* [http://www.paradiso-design.net/H264_AVC.html Übersicht über die H.264 Profile]
* [http://hpl.hp.com/techreports/2004/HPL-2004-76.pdf Arithmetische Kodierung (HP), englisch] (PDF; 451 kB)
* [http://www.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/h264_cabac_ds603.pdf CABAC Encoderchip von XILINX, englisch] (PDF; 3,79 MB)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kompressionsalgorithmus]]

Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding - Versionsgeschichte

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