一种新型H.264 CABAC编码器硬件结构设计

提出一种基于H.264的上下文自适应二进制算术编码器硬件设计方法。本设计中包含一个由二进制化以及上下文模型组成的14组并行上下文对产生器,一个抓取邻近区块数据的三级流水线结构以及一个内含前馈处理且融合三种模式的四级流水线结构的算术编码器。该算术编码器可以一个时钟处理一个位元;整个设计平均每个时钟处理0.77个位元。     

H.264中CAVLC的分析与实现

本文主要分析了H.264中的熵编码的基本原理及其CAVLC的原理,并对CAVLC的实现进行了深入的分析。最后提到了CABAC的主要特点,并对CAVLC与CABAC两种编码技术进行了详细的比较。     

CAVLC编码算法及高速熵编码器的FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)熵编码方法,但标准并未明确规定CAVLC的具体编码方法。从CAVLC的解码原理出发,详细分析H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出一种应用于H.264/AVC标准的高速CAVLC编码器方案,设计中综合采用了多时钟域处理技术与并行处理技术,提高了系统的处理性能;通过算术运算替换部分静态码表,降低系统对存储资源的消耗。给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA硬件实现方法。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达107.97MHz,编码时延小于36个时钟周期,能满足对高清、实时应用的编码要求。     

一种高性能CABAC解码器结构

针对高清晰数字电视应用,提出了一种针对H.264标准的CABAC硬件解码器结构。通过高效的SRAM组织,在提高解码器访问SRAM的效率的同时减小了SRAM的面积。高效的解码器架构设计,使得每一个时钟周期可解码1bit的语法元素,与软件和现有解码器相比提高了解码速度。可以通过全硬件的方式解码基于主规范(main profile)的H.264码流,满足高清晰数字电视的要求。     

全高清CABAC解码器的设计与实现

提出一种针对H.264标准的CABAC解码器的硬件加速器的设计方案。通过采用高效的状态机和良好的SRAM组织结构,使平均解码速率达每周期1 bit,可以解码基于高档次的H.264码流,实现对高清码流(1 920×1 088)的实时解码,在中芯国际0.18 μm工艺标准单元库的基础上进行综合,面积占47 444门,工作时钟频率达196 MHz。     

基于运动矢量差（MVD）的CABAC新算法*

在H.264/AVC视频编码标准中,基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）主要应用于主要档次中,并且具有较高的压缩效率。首先分析了CABAC编码原理和运动矢量差（MVD）各分量的上下文模型选择原理,而后提出了在帧间编码分割块尺寸下,充分地利用当前块MVD与当前块MV的相关性、当前块MVD与已编码相邻块MVD的相关性以及当前块MVD中各分量之间相关性的CABAC优化算法（CABAC₁算法）。通过实验表明:较基准CABAC算法,CABAC₁算法一方面能有效地降低2%左右的编码时间及确保了编码序列的视觉质量;另一方面能够有效地节约在编码中帧间编码帧的码流（比特流）,其中P帧平均节约了10%左右的比特流,B帧节约了5%左右的比特流。因此,CABAC₁算法是一种有效的优化算法。     

基于上下文的自适应二阶二进制算术编码算法

H．264是国际上最新的视频编解码标准,是未来几年内视频编码技术研究的主要方向。基于上下文的二进制算术编码算法（CABAC）是H．264中一种能适应信号统计特性的变化,容易达到渐进性能的高效率的熵编码算法。提出了基于CAB-AC的二阶二进制算术编码算法（2-CABAC）,把待编码比特流binstring转换成theta string,通过对theta string进行编码提高对bin string的压缩比。给出了2-CABAC的原理、设计方法和程序流程。测试结果表明,与CABAC相比较,2-CABAC明显提高了压缩比。最后,对转换函数Phi的设计进行了讨论。     

基于上下文的自适应二进制算术熵编码

H.264在主要档次中采纳了基于上下文的自适应二进制算术编码（CABAC）的熵编码方案。深入研究了CABAC的二进制化、上下文建模和自适应二进制算术编码器,并利用测试模型进行测试,实验结果表明：在相同测试序列下,CABAC和CAVLC相比的确能节省较大的比特率。     

高清CABAC解码器的优化设计和实现

针对基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)解码过程中数据依赖性强、并行度低的问题,提出一种优化的硬件结构来实现H.264/AVC高级档次高清视频序列的实时解码。该结构基于二级存储结构,采用语法元素合并和预测技术,对解码判决过程进行优化并对反二值化模块的电路进行复用。测试结果表明,该系统在较小的面积下能达到较高的性能,在FPGA上可以满足高清视频序列的实时CABAC解码需求。     

H.264/AVC中CAVLC编码器的硬件设计与实现

设计了一种H.264标准的CAVLC编码器,对原有软件流程进行部分改进,提出了并行处理各编码子模块的算法结构。重点对非零系数级(level)编码模块进行优化,采用并行处理和流水线相结合的结构,减少了cavlc编码的时钟周期,提供了稳定吞吐量。采用Xilinx公司VirtexⅡ系列的xc2v250 FPGA进行实现验证,最高时钟频率可达158.1 MHz,可满足实时编码H.264高清视频要求。     

H.264/AVC中的熵编码技术分析与研究

H.264/AVC是由国际电信联盟(ITU)和国际标准化组织(ISO)共同制定的新一代视频编码标准。该标准的残差数据熵编码方案采用了基于上下文的自适应可变长编码CAVLC与基于上下文的自适应二进制算术编码CABAC。阐述了两种熵编码的基本原理,并对其性能进行了相应的实验测试。结果表明:在相同的图像质量下,CABAC熵编码计算复杂度较高,但较CAVLC熵编码有较大幅度的编码增益,可节约6%-12%的码率。     

H.264可分级编码技术的研究

H．264可分级扩展（SVC）是ISO／IEC组织和国际电信联盟最新的联合制定工作，并且主体框架已经基本确定。本文根据JVT最新的草案（JSVM-7），概述了SVC的基本编码框架，分析介绍了H．264／AVC可分级编码扩展的原理和关健技术．并对其应用进行了介绍。     

基于H.264扩展的可伸缩编码技术最新进展

联合视频组(JVT)最近已经完成了基于H.264/AVC标准的可伸缩编码SVC(scalable video coding)标准的第一阶段的制订,并将其作为H.264的第三部分扩展的草稿[2]发布.本文简述了SVC的标准的最新发展和编码架构,重点讲述其中关键的技术.     

一种自适应选取参考帧的多视点视频编码方案

多视点视频是目前视频编码的研究热点之一。为了提高多视点视频的压缩率和视觉质量,本文提出了一种自适应地选取B帧作为参考帧的编码方案。通过将相邻的两个P帧或I帧间的残差与两个预先定义的阈值进行比较,该方案自适应地选取B帧作为参考帧,从而获得较好的压缩效率和视觉效果。该方案采用H.264/AVC的编码器JM实现,并取得了预期的测试结果。     

一种低硬件消耗的CABAC编码器研究与实现

基于上下文的自适应算术编码(CABAC)是H.264标准中的一个重要创新.通过算术编码与自适应上下文模型的结合使其可以获得很高的压缩比,相对于CAVLC其可以获得9%～14%码率的降低.CABAC作为一种新型的熵编码方法,其将自适应技术、上下文模型化和二进制算术编码有效的结合在了一起,并采用查表的乘法与概率估计,使得CABAC在硬件实现方面比较方便.在此提出了一种适用于1080P(@30Hz)的低硬件消耗的CABAC编码器,采用SMICO.18μmCMOS工艺实现,其理想速度可以达到200MHz.该编码器可以应用于高清视频编码领域.     

H.264/AVC帧间多种块模式的编码性能分析与研究

H.264/AVC是最新的国际视频标准,与其它视频编码标准相比,其在编码效率方面有强大的优势:在相同的重建图像质量下,H.264/AVC比MPEG-2H.263++和MPEG-4的第2部分分别节约64.46%、、48.80%和38.62%的码率。但H.264/AVC中编码效率的提高是以增加巨大的运算量为前提的。该文在介绍H.264/AVC中的宏块分块模式、运动估计及模式选择算法的基础上,重点对各种帧间块模式下的运动估计及4×4亮度变换与量化操作进行了分析,然后对各种帧间块模式的组合进行了实验研究,实验结果表明,当帧间只用块模式1～4时,在相同的比特率下客观图像质量亮度分量的PSNR比帧间使用全部块模式时平均降低0.13dB,而编码的时间平均能减少40%左右。     

H.264/AVC编码器子象素插值快速实现方法

子象素运动估计是H.264/AVC等混合编码标准中普遍使用的用于提高预测精度的技术,使得预测精度达到1/4象素,甚至1/8象素,从而提高编码性能。在做运动估计之前需要对参考图像插值,由于插值算法复杂度较高,计算资源耗费很大,所以如何简化和优化其插值算法,实现一个快速的插值过程,对编码器的实时性极其重要。论文提出了一种H.264/AVC编码器子象素插值的快速实现方法,首先简化运算的复杂度,然后通过优化数据结构来消除数据相关性,最后使用SIMD指令优化算法,从而高效地实现了标准的插值过程。实验证明,使用提出的方法实现的插值过程比H.264/AVC参考软件JM10的插值过程快25倍以上。     

H.264/AVC帧内4×4块预测选择算法

给出了一种基于统计的4×4块帧内预测模式选择算法,其核心思想是利用进行帧间预测和16×16块帧内预测后产生的已知信息,判断是否可以跳过4×4块帧内预测,从而减少了计算花费。与已有的快速算法相比,不需要增加额外计算,实现简单。实验结果显示,改进后4×4预测时间消耗平均降低7.5倍,PSNR平均只有0.032dB的损失,且比特率也呈减小趋势。