基于JPEG2000的自適應(yīng)算術(shù)編解碼器的研究與實現(xiàn).pdf

1、JPEG2000是聯(lián)合圖像專家組提出的新一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，通過引入多項創(chuàng)新技術(shù)，JPEG2000可以提供比JPEG更高的編碼效率和更多的新功能。自適應(yīng)算法編碼作為JPEG2000的重要算法模塊之一，具有比傳統(tǒng)Huffman編碼更高的性能，但同時其固有的高復(fù)雜度也成為JPEG2000編解碼系統(tǒng)實現(xiàn)的速度瓶頸。因此研究JPEG2000自適應(yīng)算術(shù)編解碼算法的高速硬件實現(xiàn)具有重要的應(yīng)用價值。 首先，本文對JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的自適

2、應(yīng)算術(shù)編解碼算法進行了深入分析，在此基礎(chǔ)上，立足于硬件高速實現(xiàn)，充分考慮硬件并行執(zhí)行的優(yōu)勢，對編解碼算法進行了優(yōu)化，主要包括： 1.概率估計過程的優(yōu)化。本文對標(biāo)準(zhǔn)中的索引表和概率估計表進行了整合及擴展，將標(biāo)準(zhǔn)中概率估計的兩級查表過程合并為一級，加快了概率估計的處理速度。 2.編解碼區(qū)間更新過程的化簡。本文對標(biāo)準(zhǔn)中編解碼的條件判斷進行了歸納化簡及并行化處理，使得不同的編解碼方式可以同步執(zhí)行，充分利用了硬件實現(xiàn)的并行性以

3、加快編解碼速度。 3.重歸一化的加速。針對標(biāo)準(zhǔn)中重歸一化過程效率低下的循環(huán)執(zhí)行方式，通過對區(qū)間更新方式的預(yù)檢測及對概率估計表進行擴展，并采用整體移位的策略，提高了重歸一化的執(zhí)行效率。 4.字節(jié)輸出及字節(jié)輸入的優(yōu)化。分別對編碼中字節(jié)輸出過程及解碼中字節(jié)輸入過程進行優(yōu)化，對標(biāo)準(zhǔn)中的判斷條件進行歸納化簡，將串行的處理流程轉(zhuǎn)化為并行執(zhí)行。 在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于流水線的自適應(yīng)算術(shù)編解碼器的VLSI架構(gòu)。基于優(yōu)化的

4、編解碼流程，同時考慮到流水線各級的平衡，本文將編碼器架構(gòu)分為概率估計、編碼區(qū)間更新、字節(jié)輸出三個流水級模塊，解碼器架構(gòu)分為概率估計、解碼區(qū)間更新、字節(jié)緩存三個流水級模塊?？紤]到運算時鐘頻率的提高，每個流水級分為兩個時鐘周期執(zhí)行。本論文同時設(shè)計了統(tǒng)一的可配置算術(shù)編解碼器的VLSI架構(gòu)，通過三級流水線的動態(tài)配置，在編解碼速度及資源消耗方面取得了較好的平衡。 本論文實現(xiàn)了所設(shè)計的算術(shù)編解碼器的VLSI架構(gòu)，并在Xilinx ISE中進