高效的cabac解码器设计及fpga实现

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1、上海大学硕士学位论文高效的CABAC解码器设计及FPGA实现姓名：吴明申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：徐美华20070201上海大学硕士学位论文摘要H．264／AVC是ITU(IntemationaiTelecommunicationUnion国际电信联盟)与ISO／IEC(IntemationalStandardOrganization

2、InternationalElectrotechnicalCommission国际标准化组织／国际电工委员会)联合推出的活动图像编码标准。作为最新的国际视频编码标准，H．264／AVC与MPEG-4、H．263等视频编码标准相比，性

3、能有了很大提高，并已在流媒体、数字电视、电话会议、视频存储等诸多领域得到广泛的应用。基于上下文的自适应二进制算术编码(Context·basedAdaptiveBinaryArithmeticCoding．CABAC)是H．264／AVC的两个熵编码方案之一，相对于另一熵编码方案--CAVLC(基于上下文的自适应可变长编码1，CABAC具有更高的数据压缩率：在同等编码质量下要比CAVLC提高10％～15％的压缩率。CABAC能实现很高的数据压缩率，但这是以增加实现的复杂性为代价的。在已有的硬件实现方法上，CABAC的解码效率并不高。论文在深入研究CABAC解码算法及其实现流程，并在仔细

4、分析了H．264／AVC码流结构的基础上，总结出了影响CABAC解码效率的各个环节，并以此为出发点，对CABAC解码所需中的各个功能模块进行了优化设计，设计出一种新的CABAC解码器结构，相对于一般的CABAC解码器，它的解码效率得到了显著提高。论文针对影响CABAC解码过程的“瓶颈”问题～多次访问存储部件影响解码速率，提出了新的存储组织方式，并根据CABAC的码流结构特性，采用4个子解码器级联的方式来进一步提高解码速率。最后，用Vcrilog语言对所设计的CABAC解码器进行了描述，用EDA软件对其进行了仿真，并在FPGA上验证了其功能，结果显示，该CABAC解码器结构显著提高了解码

5、效率，能够满足高档次实时通讯的要求。关键词：H．264／AVC，CABAC，二进制算术编码，存储结构优化V上海大学硕士学位论文ABSTRACTH．264／AVCislatestgenerationvideocodingstandardthatpmvidcdbyITU(InternationalTelecommunicationsUnion)andISO／IEC(InternationalOrganizationforStandardization／InternationalElectrotechnicaiCommission)．Comparingtoothervideocodingst

6、andardsuchasMEPG-4，H．263，勰anewstandard，H．264／AVChasbetterperformanceandmoreeffective，ithasbeenappliedinmanyarealinkedwithSteamMedia,HDTV,IPTV,teleeonference,videostorage，etc．CABAC(Context-basedAdaptiveBinaryArithmeticCoding)isoReoftwoentropycodingstandardsuggestedinH．264／AVC，Ithashigherdatacompr

7、essionratiothanCAVLC(Context-basedAdaptiveVariableLengmCoding),theotherentropycodingstandardsuggestedinH．264／AVC，earlsave10％to15％bitsinthesamevideodisplayquality．Althou曲CABACcanattainveryhighdatacompressionratio，itpayforitscomplexityinrealization．CABACdecodingprocessisnoteffectiveinexistedCABACd

8、ecoder．BasedontheresearchofCABACarithmeticandtheanalysisofarchitectureofsyntaxstream,thearticlefindsthe‘'bottleneck'’inCABACdecodingprocessandpresentsanovelarchitectureofCABACdecoderwhichtakesoptimizationdesignforeachfunctio