FPGA实现的H.264熵编码器研究与设计

"该资源是一篇来自电子科技大学的硕士学位论文，作者黄菠，导师樊丰，专注于基于FPGA实现H.264熵编码的研究。论文涵盖了H.264熵编码的重要性和基本原理，包括CABAC（上下文自适应二元算术编码）和CAVLC（上下文自适应变长编码）两种方法。文中还探讨了CABAC的二进制化策略和CAVLC的run-level游程编码，以及在FPGA平台上实现这些编码模块的细节。" H.264/AVC是国际电信联盟和国际标准化组织共同制定的新一代视频压缩标准，引入了多项创新技术，如多模式帧间预测、1/4像素精度预测、整数离散余弦变换(DCT)、变块尺寸运动补偿等。在编码过程中，熵编码是关键环节，负责减小数据的统计不确定性，CABAC和CAVLC是H.264中采用的两种熵编码方法。 CABAC是一种自适应的二元算术编码技术，结合了精心设计的上下文模型，克服了传统基于块的混合视频编码熵编码方案的不足。它通过二进制化非二进制符号，实现子符号级编码，降低了概率模型的数量，提升了匹配精度。 而CAVLC针对H.264中4x4块编码的特点，利用了大量系数集中在低频区且幅值较小的特性，采取run-level游程编码策略，优化了编码效率。尤其是在经过zig-zag扫描后，可以有效处理连续的零系数。 论文详细阐述了在FPGA平台上实现H.264熵编码核心模块的设计流程，包括各种模块的控制和标志信号设计，如码字宽度控制信号，用于高效连接和存储编码输出。此外，还对比分析了CABAC和CAVLC的编码性能，并进行了硬件仿真和板级验证。 作者在研究中详细查阅了相关文献，深入理解了CABAC和CAVLC算法，特别是k阶指数哥伦布码形式、归一化模块、model number的取值以及非零系数幅值编码原理，并进行了理论分析。论文的最后部分是对整个研究的总结和未来展望，展示了在FPGA上实现高效、灵活的H.264熵编码的潜力。