H.264标准中的CAVLC编码算法与FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用CAVLC(基于上下文的自适应可变长编码)熵编码方法,但标准并未给出详细的CALVC编码句法。从CALVC的解码原理出发,详细分析了H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出了一种应用于H.264标准的快速低功耗CAVLC编码器结构,给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA实现方法,并对较复杂的几个模块进行了算法和结构上的优化,降低了实现的复杂度。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达100MHz,能满足对高速、实时应用的编码要求。

H.264中CAVLC算法改进

简要分析了H.264中的上下文自适应变长编码(CAVLC),并研究其采用的Golomb编码,提出了一种基于最优Golomb编码参数选择的改进算法.利用前一个需编码的数值的Golomb编码最优参数,对当前编码参数进行预测,使当前编码参数更逼进它的最优编码参数.试验结果表明:该算法较原有算法能更好的压缩残差数据,在量化参数QP较小时,能带来一定的压缩增益.

一种适用于H.264标准的高度并行双层流水线结构CAVLC编码器

本文提出一种适用于H.264编码器的高度并行、双层流水线的CAVLC硬件实现结构.该结构设计了四路并行扫描统计模块,克服了以往结构每个时钟周期只能扫描一个系数的处理速率瓶颈;通过使用FIFO,平衡每一级流水线的处理延时,提高整个流水线工作的效率;在各个编码模块内部也大量采用流水线结构,提高数据吞吐率.基于0.18μm CMOS工艺,新结构在166.7MHz工作频率下,综合等效门数为20685门,数据吞吐率为每秒处理27M系数块,甚至能够实时编码数字影视格式的视频(4096×2048@30fp/s).整个设计在数据吞吐率提高到以往结构的3.46倍的同时,硬件资源代价并没有显著的增加.

H.264中并行化的CAVLC编码器架构设计

针对最新的视频压缩标准H.264/AVC,提出一种并行化的CAVLC编码器架构。该编码器并行化处理CAVLC中的语法元素,可减少编码量化后的变换系数的时钟周期。通过在Altera的Quartus Ⅱ FPGA开发软件下的试验表明,该编码器能够实时编码1920×108030fps格式的视频。

CAVLC熵编码器的FPGA高效实现

针对H.264标准中基于上下文自适应可变长编码(CAVLC)算法运算复杂度高、不易于实时实现的问题,提出了CAVLC熵编码算法的高效实现体系结构.该设计实现了对宏块数据经分解后的块流中不同类型数据块的编码,克服了传统方案中只能处理一种类型数据块的局限;提出在上游模块采用逆锯齿扫描替代锯齿扫描以省去逆序操作,在不增加上游模块运算量的同时提高了CAVLC模块的效率.现场可编程门阵列(FPGA)验证结果表明,该体系结构的编码系统时钟可达147.78MHz,编码的首次延迟为32个时钟周期,吞吐延迟为16个时钟周期,可以满足高清、实时应用的编码要求.

CAVLC编码算法及高速熵编码器的FPGA实现

H.264视频编码标准在基本档次和扩展档次采用基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)熵编码方法,但标准并未明确规定CAVLC的具体编码方法。从CAVLC的解码原理出发,详细分析H.264视频编码标准中的CAVLC编码算法,提出一种应用于H.264/AVC标准的高速CAVLC编码器方案,设计中综合采用了多时钟域处理技术与并行处理技术,提高了系统的处理性能;通过算术运算替换部分静态码表,降低系统对存储资源的消耗。给出了各个功能模块的详细设计原理与FPGA硬件实现方法。FPGA实验验证表明,该方案编码系统时钟可达107.97MHz,编码时延小于36个时钟周期,能满足对高清、实时应用的编码要求。

基于FPGA的CAVLC编解码器设计与实现

H．264标准在基本档次和扩展档次中采用CAVLC熵编码,完成对变换系数残差块的编码。提出一种基于FPGA的H．264标准的CAVLC编解码器,程序代码用verilog硬件描述语言编写,并在Qu- anusⅡ中进行了仿真验证,可以实现对每个残差块数据的编解码并将其按照宏块光栅扫描的顺序输出到存储器,因此适合于嵌入在最终的码流中。仿真结果表明此CAVLC编解码器达到H．264标准中基本档次和扩展档次level3．0的性能要求。

基于感兴趣区域的H.264视频加密算法

为了解决现有的基于H.264的加密算法无法满足安全性和加密效率之间较好折衷的问题,提出两种基于感兴趣区域的H.264加密算法,将感兴趣区域的提取和基于熵编码的H.264加密算法相结合,只对提取出来的感兴趣区域进行加密.设计了一种基于人脸检测的加密算法,并通过修改模式选择算法,去掉了使得非人脸区域参考人脸区域的帧间宏块预测类型,解决了由帧间预测引起的人脸加密区域变形的问题.将运动对象的检测与提取和H.264的编码过程结合,设计了一种基于运动对象检测的H.264加密算法.实验结果表明,这两种加密算法能够在不降低算法安全性的情况下获得安全性和加密效率之间的较好折衷,可以满足实时应用的需求.

基于FPGA开发平台的H.264视频编码系统设计

针对传统基于嵌入式平台或DSP构建的H.264编码系统编码性能差,可扩展性低的缺点,提出基于FPGA开发平台设计的H.264视频编码SoC系统。本文主要介绍了其中最重要的熵编码模块。实验结果表明,与传统的基于嵌入式处理器的编码系统相比,基于FPGA开发平台的编码系统可以实现视频采集、实时编码和存储,编码后视频播放流畅,无数据丢失或数据出错等情况,系统各项功能运行良好,并且系统具有很好的可移植性与可配置性,占用资源少、速度快、具有广泛的应用前景。

基于H.264和Rijndael的视频加密算法

根据网络视频数据量大、压缩率要求高、存储格式多样等特性,提出一种将Rijndael算法与视频数据压缩编码相结合的加密算法。将视频数据进行变换、量化后,在压缩编码之前对其加密,利用Rijndael算法的规律,恢复加密后数据的统计特性,使其与未加密编码数据保持相同的压缩比。实验结果表明,该算法可以在提高视频数据安全性的同时,保证视频质量与较高压缩率。

基于BSP-16的H．264熵编码器的实现

为提高在DSP上实现的H．264编码器效率，利用Equator BSP-16处理器特有的协处理器（VLx），提出了一种并行处理熵编码（CAVLC）的方法，最终实现了CIF格式视频的实时编码。实验数据表明，该方法提高了编码器的效率，达到了较好的效果。

H.264熵解码器的研究与实现

在H.264/AVC标准中,基于上下文的自适应可变长编码(CAVLC)解码算法的复杂度较高。为此,提出一种基于熵解码算法的新型熵解码器,在对视频压缩码流实现熵解码的过程中,引入并行处理方式,并改进二叉树法。通过采用QuartusⅡ7.2版环境波形仿真和FPGA硬件实现方法进行实验,结果表明该熵解码器在硬件资源节省和解码速度方面具有较好的性能。

H．264——挑战MPEG-2的新一代数字视频标准

H．264是目前最新的国际视频编码标准，压缩效率明显高于10多年前诞生的MPEG-2标准，在数字电视、消费电子、个人电脑和视频通信领域将得到普遍应用。

镜头分割在H.264视频压缩编码及视频服务器中的应用

将镜头分割引入H.264编码端,改善其定比率分配帧类型策略,以针对视频内容特性提高编码效果,并提供压缩流的镜头句柄.提出结合时空切片的信息熵度量帧差、以动态阈值探测镜头边界指定为I帧,非边界帧为P或B帧优化编码,并补充闪光灯防误判算法.经验证动态阈值和熵度量法查全查准率比基本方法提高近18%和13%;结合编码psnr提高10%压缩率提高20%.镜头分割准确,有效提高编码性能,对压缩域视频分割和视频服务器也将产生重大意义.

基于H．264的CABAC熵编码器实现研究

CABAC熵编码是H．264视频编码中的关键技术，其CABAC熵编码的复杂性要高于Huffman之类基于查表的熵编码。本文对H．264标准中的CABAC熵编码进行了研究，并根据其二值化，上下文建模，二进制算术编码和编码流程特点，提出了一种有效的CABAC熵编码的编码器方案，该方案能满足编码器硬件实现的需求。

H.264软件解码器的结构与优化

H.264是联合视频组制定的高性能视频编解码技术,用以实现在相同的带宽下提供更加优质图像的目标,H.264使用了多种新技术,增加了解码的复杂度,不能满足实时的要求。为实现其格式视频序列的实时解码,对熵编码解码、反离散余弦变换、帧内预测、帧间预测、环路滤波分别进行优化,从而提升H.264解码实时性能。

基于降码率设计的图像编码处理技术研究

为了降低老化的图像采集设备引入的加性噪声所带来的图像数据冗余,研究了加性噪声对图像和视频的影响,提出用三维块匹配(Block Matching 3D,BM3D)算法处理受噪的静态图像,验证了通过降噪来降低图像信息熵和数据量的方法,进而提出降噪--编码方案。首先采用四维视频块匹配(Video Block Matching 4D,VBM4D)算法对受噪视频进行降噪处理,随后进行H.264编码。经过此方案处理的图像信息熵降低16%,数据量减少38%;在视频质量未显著降低的前提下,编码码流减少59.5%。数据表明该方法能在保证视频质量的前提下显著提升H.264的编码压缩率,促进视频在小带宽通信系统中的传输。与H.264以及神经网络等编码方案相比,该方案复杂度低,能相对实时地处理视频。

基于JPEG的固定背景视频压缩算法研究

为了对固定背景视频进行压缩并获得较高的压缩比,在JPEG静止图像压缩标准的基础上提出了一种新的应用于固定背景视频压缩的算法。对第一帧图像进行JPEG格式的压缩并保存量化后的离散余弦变换系数,对第一帧后的每一帧图像,在进行离散余弦变换和量化后,先同存储器内的第一帧图像的离散余弦变换系数进行异或运算再进行熵编码。通过使用该算法和H.264视频压缩标准对同一段固定背景视频进行压缩并比较压缩后的数据量,表明了该算法具有较高的压缩比。