基于H.264/AVC中CABAC算法研究及VLSI设计

摘要

H.264是目前最新的视频编码标准，它是由H.264/AVC是ITU-T和MPEG组织共同推出的新一代视频压缩标准，其压缩效率较H.263和MPEG-4简洁框架有显著提高。它采用了成熟的技术，在追求更高的编码效率和简洁的表达形式的同时也提供了非常好的视频质量，是当前最高效的视频压缩方法。
　　本文在全面了解H.264标准和相关视频编码算法的基础上，着重分析了H.264/AVC协议中CABAC(Context-basedAdaptiveBinaryArithmeticCoding)的编解码的算法，并且在此基础上采用了H.264协议中CABAC的编解码器的设计方案并对其进行了VLSI实现。
　　此外H.264/AVC协议中对片层以上的数据是由Exp-Golomb码进行编码，所以本文也对其进行了算法研究，并且提出了快速的Exp-Golomb的解码设计方案并且进行了VLSI实现，与一般的解码器相比，在面积变化不多的情况下，该解码器的速度可提高一倍，最高频率可达到200MHz。
　　本文首先介绍了研究H.264视频协议的重要意义及发展历史；其次介绍了H.264编解码器原理及其主要技术特点，论述了熵编码中CABAC算法的基本理论，并且说明了Exp-Golomb编码在协议中的应用；再次论述了CABAC编解码原理，算法研究以及模块划分；最后论述了Exp-Golomb和CABAC编解码原理以及VLSI实现，并与一般的Exp-Golomb解码器进行了比较，解码器的速度大约提高一倍。
　　本文的设计使用Verilog硬件描述语言实现，利用Cadence公司的NC-Verilog仿真器对其进行功能仿真。仿真通过后调用TSMC0.18μmCMOS工艺库，使用Synopsys公司的DC综合工具对该系统进行了逻辑综合，得到门级网表文件。

目录

基于H.264/AVC 中CABAC 算法研究及VLSI 设计

THE ALGORITHM STUDY ON CABACBASED ON H.264/AVC AND ITS VLSIIMPLEMENTATION

摘 要

Abstract

绪论

1.1 本课题研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 H.264视频协议发展历史

1.3.1 H.26x标准

1.3.2 MPEG标准

1.3.3 H.264标准

1.3.4 AVS标准

1.4 视频通信应用现状

1.5 本文主要工作及章节安排

第2章 H.264协议编解码原理简介

2.1 H.264编解码器特点

2.2 熵编码介绍

2.3 Exp-Golomb编解码在H.264中的应用

2.4 本章小结

第3章 CABAC算法编解码原理

3.1 CABAC的主要特点

3.2 算术编码

3.3 语法元素二进制化

3.4 上下文建模

3.5 本章小结

第4章 Exp-Golomb编解码器实现

4.1 Exp-Golomb编码原理

4.2 Exp-Golomb解码器实现原理

4.3 Exp-Golomb编解码器的波形仿真和综合结果

4.4 实现结果与参考文献比较

4.5 本章小结

第5章 CABAC编解码器实现

5.1 CABAC编码的基本框图

5.2 CABAC编码器实现

5.3 CABAC解码器实现

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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致谢