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《基于fpga的高吞吐率可变长编码实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第32卷第5期红外与激光工程2003年10月Vol.32No.5InfraredandLaserEngineeringOct.2003基于FPGA的高吞吐率可变长编码实现张伟,司马苗,周源华(上海交通大学图像通信与信息处理研究所,上海200030)摘要:介绍了一种通过两级查找表法实现可变长编码的方法,先对单个的游程编码数据进行可变长编码,再同时合并各个可变长编码码字形成码流输出;对两个查找表进行优化,节约了存储空间。采用流水线操作,提高数据处理能力,而且用RAM实现两个查找表,提高了系统可扩展性。通过FPGA的仿真,结果表明
2、,可变长编码方法可很好地应用于数据吞吐量大的电视技术压缩编码中。关键词:可变长编码;霍夫曼编码;MPEG22中图分类号:TN919.8文献标识码:A文章编号:100722276(2003)0520543204High2throughputVLCdesignbasedonFPGAZHANGWei,SIMa2miao,ZHOUYuan2hua(InstituteofImageCommunication&InformationProcessing,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,
3、China)Abstract:Ahigh2throughputpopelinevariablelengthcodingstrategyispresented,whichencodesrun2levelcodersindividuallybytwostepslookuptablesandcombinesthemtoformsteam.ThepresentedstrategyuseslessermemoryspaceandhasfavourableexpansibilitybytwoRAMlookuptables.Theresu
4、ltofFPGAsimulationshowsthatthepresentedstrategyadaptstohigh2throughputdataHDTVencoding.Keywords:Variablelengthcoding(VLC);Huffmancode;MPEG22码字,从而使编码得到码字的平均码长接近信源1引言的熵。在信源符号过多的情况下,无法为每一个信源符可变长编码(VLC)是视频编码中不可缺少的步号提供码字,只能为许多出现概率较低的符号提供一骤。VLC编码是无损的熵编码方式,其基本原理是在个前缀,并加上信
5、源符号构成的换码方式的编码。这一组出现概率不同的信源符号中,为出现概率高的符种方法被称为准最佳的Huffman编码或者改进的号配置短的码字,为出现概率低的符号分配较长的[1,2]Huffman编码。图1是为了说明一个改进的Huffman收稿日期:2002210220;修订日期:2003201212作者简介:张伟(19752),男,山东滕州人,博士生,主要研究方向为HDTV信源编码器和视频传输技术。544红外与激光工程第32卷编码原理而设计的一个码树,表1是对应的码表。编码的速率仍然需要达到这样的速率。为了提高编其中信源符号S
6、42S8总的出现概率只有0.01,因此为码速率,VLC编码都是通过查表法实现的。但是由于它们分配一个前缀(或者“换码”标志)0010,再依次加信源的符号比较多,MPEG中Run有6bit精度,Level上代表它们的定长码则得到改进的Huffman码字。有12bit精度,直接使用信源符号查表,查找表要有182个存储单元,而且码表中没有为每一个信源符号提供VLC码字。实现VLC编码的另一个问题是通过VLC编码得到的码字长度相互不同,需要将这些码字连接成连续的比特流。同样需要从最坏情况出发考虑速率问题,码字连接模块要在一个时钟周期
7、完成一次连接,同时要有74.25M字(1字=32bit)的输出率。针对上述两个问题,基于优化查找表的VLC编图1改进的Huffman编码的码树Fig.1CodetreeofmodifiedHuffmancoding码方案,提出了一种高吞吐率的VLC编码方法,并且根据MPEG22的VLC表1实现VLC编码码表。MPEG标准中的VLC编码是典型的改进的Huffman编码。VLC编码的信源符号表是经过游程编码(Run22基于查找表的高吞吐率VLC编码LevelCoding)的{Run,Level}对。由于Run的取值范由于信源符号
8、有众多的可能性,直接用查找表法围是0～63,而Level有12bit的精度,所以{Run,Lev218实现VLC编码(尤其对于准最佳的VLC编码)资源开el}对一共有2种可能的信源符号,显然不能为每一销过大,因此采用了经过优化的两级查找表法。按照个符号分配一个VLC码字,因此在MPEG22
