基于FPGA的CAVLC编解码器设计与实现

H．264标准在基本档次和扩展档次中采用CAVLC熵编码，完成对变换系数残差块的编码。提出一种基于FPGA的H．264标准的CAVLC编解码器，程序代码用verilog硬件描述语言编写，并在QuartusⅡ中进行了仿真验证，可以实现对每个残差块数据的编解码并将其按照宏块光栅扫描的顺序输出到存储器，因此适合于嵌入在最终的码流中。仿真结果表明此CAVLC编解码器达到H．264标准中基本档次和扩展档次level3．0的性能要求。     

Grouped Approach for the Design of H.264/AVC Motion Estimation Architectures

This letter presents a novel approach for organizing computational resources into groups within H.264/AVC motion estimation architectures, leading to reductions of up to 75% in the equivalent gate count with respect to state‐of‐the‐art designs.     

H.264/AVC可伸缩扩展集

可伸缩视频编码是目前国际上研究的热点。联合视频组（JVT）在过去的一年中围绕SVC展开了大量的研究工作，提出了作为H.264／AVC扩展集的SVC方案。实现了时间、空间和质量（SNR）的可伸缩性。本文介绍H.264／AVC可伸缩扩展集的基本结构和技术要点。     

一种改进的H.264帧内预测模式选择算法

针对H.264帧内预测模式选择中失真估计不准确和计算量大的问题,提出一种改进的H.264帧内预测模式选择算法。该算法首先对像素的递归失真估计方法进行改进,较为准确地估计了多种帧内预测模式下的预测失真,然后利用相邻块预测模式的相关性预先筛除部分预测模式,降低了H.264中帧内预测的复杂度。与JM参考软件的对比结果表明,该优化算法能在保证很好的图像质量的同时,将帧内预测模式选择的时间减少60%以上,有效地提高了视频图像的编码效率和视觉质量。     

快速自适应运动估计算法

为降低H.264中运动估计的复杂性,通过对自然图像序列的分析,提出了一种基于块的运动特征的快速自适应搜索算法。该算法充分利用视频序列中当前块的运动状态,根据不同块的运动情况合理选择运动搜索模板。实验表明,该算法在保证重构图像质量的前提下,编码速度有了显著提高,保证了实时应用的要求。     

一种基于H.264/AVC的快速帧间模式选择算法

为了解决帧间模式选择计算量大的问题,提出了一种快速算法。算法利用编码模式的利用率信息和时空相关性来预先判定当前宏块最可能的编码模式,从而大大加快了模式选择的过程。算法缩小了候选模式的范围,并采用阈值来提高预测准确度。仿真结果表明,该算法在编码质量只有轻微下降的情况下明显降低了计算复杂度。     

一种面向H.264/AVC的运动估计算法

提出了一种使用具有方向偏向性搜索模板和基于预测模式自适应选择运动估计方案的EPZS(enhanced predictive zonal search)改进算法。该算法将运动估计过程与H.264/AVC中多参考帧、多预测模式等编码工具紧密结合,充分利用视频中运动具有高度时空相关性的特点,综合考虑速度、图像质量及压缩效率等方面的性能。实验结果表明,该算法以极小的计算量得到了与全搜索方法接近的效果;与EPZS算法相比,运动估计的处理速度有了较大幅度的提高,同时保持了与之相当、有时甚至更优的率失真性能。此外,该算法具有很好的鲁棒性,并且能够产生平滑的运动矢量场。     

基于单元尺度的自适应码率控制算法

随着信息技术的快速发展,压缩编码已成为多媒体存储和传输领域的研究热点。针对视频压缩的编码效率问题,ITU-T与ISO/IEC两大标准组织于2003年联手推出了H.264/AVC视频编码标准。为了能够在目标带宽上有效地传输视频,就必须合理地控制码流的波动强度,以使其尽可能地接近目标带宽。其中码率控制虽然不是标准中的一部分,但由于其一直在视频编码标准的发展过程中占有举足轻重的地位,为此,针对H.264/AVC编码的视频序列码率控制问题,在JVT-G012算法的基础上,提出了一种基于STGS图的自适应地选择基本单元大小的码率控制算法。该算法在编码时产生的码率波动总是与G012算法产生的最小码率波动相当。而且具有较小的运算复杂度,易于实时实现。     

一种面向H.264/AVC的快速块匹配搜索算法

基于块匹配的运动估计在视频编码中占有很重要的地位.针对H.264/AVC的特点,提出一种快速块匹配搜索算法.该算法充分利用宏块编码模式间的关联特性和运动矢量的统计特征,极大地提高了算法的搜索速度.与经典的搜索算法菱形搜索(DS)、十字-菱形搜索(CDS)和运动矢量场自适应搜索算法(MVFAST)相比,快速搜索算法在保持了与它们相当的搜索精度的同时,搜索速度分别提高了240.5%、149.9%和30.7%.     

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。