H.264视频压缩编码研究与FPGA实现

"H.264视频压缩熵编码和基于AVR单片机与RTL8019AS的网络传输方案研究" 本文深入探讨了H.264视频压缩编码标准，该标准由国际电信联盟ITU-T和国际标准化组织ISO联合开发，因其高效的压缩效率、层次结构以及网络适应性而在数字视频和存储领域广泛应用。H.264通过采用先进的编码技术，如熵编码，显著提升了压缩比率，与前一代H.263相比，平均能节省约50%的码率。 H.264的熵编码主要包含三种方式：Exp-Golomb编码、Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC)和Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC)。文章主要关注在Baseline Profile中使用的Exp-Golomb编码和CAVLC。利用EDA技术，作者基于Altera的Cyclone II系列FPGA芯片，使用Verilog HDL语言设计并实现了这三个核心编码模块，包括Exp-Golomb编码模块、4x4变换系数块幅度值编码模块和变长码字拼接模块。经过Quartus II软件进行逻辑综合，并通过ModelSim进行功能验证，确保了设计的正确性。 H.264的网络适应性体现在其网络抽象层（NAL），这使得H.264更适合网络传输。为了实现这一特性，文中提出了一种基于AVR单片机ATmega28和以太网控制芯片RTL8019AS的低成本编码器网络接口设计方案。ATmega28最小系统通常包括时钟电路、复位电路和编程接口电路，而RTL8019AS则是负责网络数据传输的关键组件。在硬件设计的基础上，文章还介绍了如何结合实时多任务操作系统gCOS-II和嵌入式轻型网络协议栈uIP，在此硬件平台上构建了一个多任务网络开发环境。 为了验证系统性能，文章详细分析了gCOS-II和uIP的移植过程，编写了RTL8019AS的驱动程序，并使用VC++6.0编写测试程序来评估系统的网络性能。通过网络分析工具，对整个系统的传输效率和稳定性进行了测试。 这篇研究生学位论文全面研究了H.264视频压缩的熵编码原理，并成功将其应用于FPGA实现，同时设计了一套成本效益高的基于AVR单片机和RTL8019AS的编码器网络接口方案，对于理解和实践H.264视频编码和网络传输技术具有很高的参考价值。