基于fpga的h.264基本档次编码器关键算法研究与设计word格式论文.docxVIP

摘要摘要随着集成电路技术和视频编解码技术突飞猛进的发展，人类社会已经进入了一个多媒体时代。多媒体的发展给人们带来了越来越多的方便，使人们的生活有了日新月异的变化，而视频编码技术是多媒体技术的核心。H.264/AVC是国际电信联盟（ITU-T）的视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC的运动图像专家组(MPEG)共同成立的联合视频组（JVT：Joint Video Team）制定的新一代视频编码标准。H.264视频编码标准应用相当广泛，如固定或移动的可视电话、视频会议、流媒体、高清电视、手机电视、视频信息存储等。H.264视频编码标准只定义了编码器结构框图，并没有指定各算法单元的具体算法。因此，人们可以根据其结构框图，从具体的应用背景出发选取合适的算法进行设计，同时不断探索复杂度更低的算法。本文依据H.264视频编码标准定义的编码器结构框图，参考相应的算法，对H.264视频编码器的主要模块进行了深入的研究，包括帧内预测、整数变换、量化、Zigzag扫描、CAVLC等部分，并分别对这些模块进行了RTL设计、综合和功能仿真。在此基础上完成了H.264基本档次I帧编码器前向通路系统的设计。本文先叙述了H.264视频编码标准白皮书定义的编码器结构，以及所包含的各算法部件。然后重点叙述了I帧内各关键算法部件的具体算法以及各算法部件的设计方案，给出在QuartusII中得到的功能仿真波形图，并对相应的仿真波形图给予说明。最后介绍了系统的总体设计，给出了系统的仿真波形图和综合结果。本文所设计的帧内预测模块使用4×4亮度块帧内预测方式；整数变换模块采用简化算法，避免了乘法运算；量化器采用简化算法，避免了除法运算；扫描器采用ZigZag扫描方式；熵编码器采用基于上下文自适应可变长编码（CAVLC）方法。关键词：H.264，帧内预测，整数变换，量化扫描，CAVLCABSTRACTABSTRACTWiththefastdevelopingofintegratedcircuitandtechnologyofvideoencoding anddecoding,wehaveenteredamultimediaera.Thedevelopingofmultimediahas broughtmoreandmoreconveniencesforpeople,andhasmadegreatchangestoour lives.Thevideoencodinganddecodingtechnologyisthecoreofmultimediatechnology. H.264/AVCisanewgenerationvideoencodingstandardwhichisestablishedbyJVT which is constituted byITU-T’sVCEGand ISO/IEC’s MPEG.H.264videoencodingstandardiswidelyused,suchasfixedormobilevideo phone,videoconference,streamingmedia,HDTV,mobiletelevision,videoinformation storage.H.264videoencodingstandardjustdefinestheencoderblockdiagram,butnot thedetailedalgorithm.Consequently,peoplecanchooseappropriatealgorithmstorealize theirdesignsfromspecificbackgroundsbasedonit,andcontinueexploringthelower complexity algorithms at the same time.BasedontheblockdiagramandtherelativealgorithmsdefinedbyH.264video encodingstandard,deepstudyofmainmodulesofH.264videoencoder,including intra-prediction,integertransform,quantize,scan,CAVLCandsoon,hasbeencarried out.RTLdesign,synthesisandfunctionalsimulationhavebeenaccomplished.Onthese basis,thewholeforward-accesssystemofIframeencoderofH.264baselineprofilehas been accomplished.Firstly