高吞吐量的CAVLC構(gòu)架分析及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、H.264/AVC，也稱為MPEG-4的第十部分，是由ITU-T和ISO/IEC共同提出來(lái)的新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于以前的標(biāo)準(zhǔn)，H.264在壓縮比和編碼失真的控制上都有明顯的改善，同時(shí)具有較好的網(wǎng)絡(luò)親和性。在相同的品質(zhì)下，H.264擁有令人滿意的壓縮比，它的比特率分別為MPEG-2的2/5和MPEG-4的3/5。H.264的應(yīng)用范圍很廣泛，比如說(shuō)高清晰度的DVD、數(shù)字電視、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、視頻電話，電話會(huì)議等等。但是它的編碼復(fù)雜度使得它實(shí)

2、時(shí)編碼的應(yīng)用受到很大的挑戰(zhàn)，軟件編碼的方式不能滿足其實(shí)時(shí)編碼的要求，用硬件方式實(shí)現(xiàn)H.264的實(shí)時(shí)編碼成為研究的熱點(diǎn)。熵編碼是H.264標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，用來(lái)對(duì)殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮。在H.264標(biāo)準(zhǔn)中熵編碼有兩種方式，CABAC（context-based adaptivebinary arithmetic coding）和CAVLC(context-based adaptive variable length coding)。

3、
　　 作者在全面學(xué)習(xí)H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)CAVLC編碼算法做了深入的研究。本文以提高編碼器的性能和吞吐量為目標(biāo)，對(duì)CAVLC編碼算法和硬件的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)作了優(yōu)化。優(yōu)化的方法如下:1整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)整體的硬件結(jié)構(gòu)做合理的規(guī)劃，使編碼器使用較少的時(shí)鐘個(gè)數(shù)完成殘差數(shù)據(jù)的編碼;2統(tǒng)計(jì)系數(shù)優(yōu)化，同時(shí)統(tǒng)計(jì)兩個(gè)系數(shù)，減少了統(tǒng)計(jì)所需要的時(shí)鐘數(shù)目;3查找表消除法，將一些有規(guī)律的表格用較為簡(jiǎn)單的算術(shù)表達(dá)式來(lái)代替，達(dá)到減少硬件資源占用的目

4、的;4預(yù)測(cè)編碼level元素，在統(tǒng)計(jì)階段就開(kāi)始對(duì)需要編碼的非零系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼，減少level系數(shù)編碼在編碼階段占用的時(shí)間。
　　 作者用VHDL語(yǔ)言對(duì)編碼器進(jìn)行描述，使用了modelsim進(jìn)行仿真，quartus進(jìn)行綜合，并且在FPGA開(kāi)發(fā)板上驗(yàn)證了其功能。結(jié)果表明，該編碼器較其它研究學(xué)者提出的編碼器在吞吐量方面有明顯的提高。在適當(dāng)?shù)臈l件下，該編碼器可以作為視頻編碼系統(tǒng)中的子模塊在116M的時(shí)鐘頻率下完成Y∶U∶V為4∶2∶0