CAVLC概念
CAVLC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模組的亮度和色度殘差數據進行編碼。
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，為後序的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：
CAVLC熵編碼處理流程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），非零係數的數目為從0-16，非零係數的數目被賦值給變數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個被視為拖尾係數，其餘的被視為普通的非零係數，拖尾係數的數目被賦值為變數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數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。由於拖尾係數符合為正（+）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個被認定為拖尾係數，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數，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。因為非零係數數目（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，變數 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，輸出為包含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
