试论基于fpga的h.264基本档次编码器关键算法研究与设计

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1、分类号密级注1UDC学位论文基于FPGA的H.264基本档次编码器关键算法研究与设计（题名和副题名）郑航（作者姓名）指导教师姓名蔡荣海副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称检测技术与自动化装置论文提交日期2009.4论文答辩日期2009.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2009年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

2、包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日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

3、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：JointVideoTeam）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

4、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

5、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，CAVLCIABSTRACTABSTRACTWiththefastdevelopingofintegratedcircuitandtechnologyofvideoencodinganddecoding,wehaveente

6、redamultimediaera.Thedevelopingofmultimediahasbroughtmoreandmoreconveniencesforpeople,andhasmadegreatchangestoourlives.Thevideoencodinganddecodingtechnologyisthecoreofmultimediatechnology.H.264/AVCisanewgenerationvideoencodingstandardwhichisestablishedbyJVTwhichisconstitutedbyITU-T’sVCE

7、GandISO/IEC’sMPEG.H.264videoencodingstandardiswidelyused,suchasfixedormobilevideophone,videoconference,streamingmedia,HDTV,mobiletelevision,videoinformationstorage.H.264videoencodingstandardjustdefinestheencoderblockdiagram,butnotthedetailedalgorithm.Consequently,peoplecanchoos