基于FPGA的AVS熵编码高效实现与设计

本文主要探讨了AVS（Advanced Video Coding for China，中国高级视频编码标准）在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）平台上的实现。AVS视频编码标准采用了基于上下文的自适应变长编码（2D_VLC），这是一种高效的编码方式，用于压缩变换量化后的预测残差，从而降低数据的冗余度。 文章首先从AVS熵编码的基本原理出发，详细解析了编码过程中的关键步骤，包括zig-zag扫描（一种用于组织像素数据的序列化方法）、游程编码（将连续的相同像素值转换为一个代码）、码表查询、码表切换以及哥伦布编码（一种压缩编码技术）。传统的实现方式可能会面临存储空间需求大、处理速度慢的问题。 为了优化FPGA资源利用和提高效率，作者提出了一个创新的设计策略。他们将码表查询、码表优化和指数哥伦布编码整合成一个流水线单元，通过并行处理，大大减少了存储中间结果所需的存储空间。同时，熵编码的不同任务被并行执行，显著提升了整体编码速度。这种设计策略体现了FPGA的高度灵活性和计算性能。 作者使用了Xilinx ISE 10.1工具和ModelSim SE 6.2b仿真工具进行设计和实现，充分考虑了硬件平台的特性和实时性要求。FPGA的选择使得这项工作能够在满足低延迟、高吞吐量的同时，保持良好的能效比。 该研究对于AVS视频编码的硬件加速具有重要意义，不仅提升了编码效率，还为其他基于FPGA的多媒体处理应用提供了参考。此外，论文还介绍了两位作者的研究背景和联系方式，强调了他们在视频图像处理和集成电路设计领域的专业知识。 总结来说，这篇论文深入探讨了AVS熵编码的FPGA实现策略，旨在提供一种高效、低存储消耗的编码方案，这对于视频压缩技术的发展以及嵌入式系统中的实时视频处理具有实际价值。