H.264视频编码器中帧内预测的算法研究及VLSI实现

摘要

随着信息技术高速发展，人类社会进入了一个全新的多媒体时代，多媒体通信也成为人类交流的很重要的一种方式。H.264视频编解码标准以其高效的压缩性能，良好的图象质量，更好的网络友好性和较好的抗误码性能，而逐渐作为一种主流视频标准而被广泛接受。
　　 H.264视频编码标准与之前的视频标准相比，在细节处理方面引入了一些新的算法，如多模式运动估计、帧内预测、基于内容的变长编码、4×4二维整数变换等。从总体而言，H.264大幅度提高性能的同时也大大地增加计算复杂度，这就给硬件设计和实现带来了很大的难度。因此基于FPGA和一些视频编解码芯片的系统设计也具有很强的应用意义。
　　 本文介绍了H.264/AVC视频压缩编解码标准以及在H.264/AVC HDTV视频实时编码器帧内编码模块硬件实现方面的研究，重点是对H.264/AVC标准中的帧内预测算法及其硬件模块实现部分进行了深入研究，提出了一种并行化操作的VLSI实现结构。对一些预测算法的处理采用并行处理器的结构，不仅缩短了处理时间，提高了处理速率，与此同时也节省了系统资源，使得一个宏块完成帧内预测编码的时间最多只需1136个时钟周期，完全可以达到实时解码的要求。作者用VerilogHDL语言实现了这些预测模块，并成功地在Xinlinx的Virtex5 xc5vlx330t型FPGA上实现了该方案，获得了很好的实时性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 现有视频编码标准发展及现状

1.3 视频编码原理及实现方法

1.4 论文内容及作者所完成的工作

第二章 H.264视频编解码标准

2.1 H.264的优势

2.2 H.264技术亮点

2.3 H.264编解码器的结构

2.3.1 名词解释

2.3.2 H.264的编码格式

2.3.1 H.264编码器

2.3.2 H.264解码器

2.4 本章小结

第三章 H.264编码系统中帧内预测算法研究

3.1 帧内预测技术

3.2 H.264帧内预测算法分析

3.2.1 亮度块帧内4×4预测编码模式

3.2.2 亮度块帧内16×16预测编码模式

3.2.3 色度块帧内8×8预测编码模式

3.2.4 宏快的I_PCM帧内编码模式

3.3 编码器中帧内预测部分的优化设计

3.3.1 编码器端帧内预测的主要任务

3.3.2 帧内预测模式安排策略

3.3.3 帧内预测模式的确定

3.4 本章小节

第四章 H.264帧内预测的VLSI实现

4.1 帧内预测器硬件实现架构

4.2关键部分的实现

4.2.1 帧内16×16亮度预测模块

4.2.2 帧内8×8色度预测模块

4.2.3 帧内4×4亮度预测模块

4.3 综合结果及性能分析

4.4 本章小节

第五章 结束语

致谢

参考文献

研究成果