基于FPGA的H.264整数DCT变换设计与实现优化

该论文《基于FPGA的H.264整数DCT变换的设计与实现》由贾应波撰写，发表于武汉理工大学信息学院，探讨了H.264视频压缩编码标准中整数DCT变换的重要性。H.264标准与以往的DCT技术相比，革新在于其采用了基于4×4块的整数操作而非实数运算，这显著降低了变换过程的复杂性，只需整数加减和移位操作即可完成，从而避免了浮点运算带来的复杂性和舍入误差。 DCT（离散余弦变换）在H.264中的应用是关键环节，它对于视频压缩效率至关重要。一维N点DCT的基本定义被介绍，强调了使用整数运算的优势，即保持了图像精度的同时简化了硬件实现。对于二维图像，首先对每一行进行一维DCT，然后对处理后的每一列再进行一次同样的操作。 论文的核心内容是FPGA（现场可编程门阵列）在整数DCT变换硬件模块设计中的应用。作者使用Verilog HDL硬件描述语言来描述这个模块，这种语言便于硬件工程师理解和实现复杂的数字逻辑电路。此外，为了验证设计的正确性和性能，作者还使用了第三方软件ModelSim进行仿真，并编写了Testbench文件来进行详尽的测试，结果显示该设计具有高效和精确的二维DCT变换能力。 关键词集中在DCT、FPGA、Verilog HDL、ModelSim和Testbench上，这些都是实现整数DCT变换的关键技术和工具。这篇论文提供了将H.264标准中的整数DCT算法实际应用于FPGA平台的方法，这对于优化视频编码和解码速度，以及降低系统成本具有重要意义。