AVS视频编码中整数变换和反变换的FPGA实现

摘要

AVS(Audio Video coding Standard)标准是我国具备自主知识产权的数字视音频编解码技术标准,是基于预测编码、变换编码和熵编码的混合编码框架。变换编码能够消除大量的冗余信息,减少数据存储量和提高实时编码时数据的吞吞吐率。
　　本论文在研究了整数变换算法的基础上,对不同变换基的编码性能进行了对比和选择。考虑到对于给定了变换基的DCT处理中存在大量重复且规则的运算,于是将二维DCT运算划分为行列不同的两次一维DCT计算。一维DCT的实现通过加法和移位的三级流水线设计,中间计算数据分别存放在三个不同的RAM中。把算法中的DCT变换步骤单独处理,而量化、反量化和IDCT变换整合在一起作为一个流水线块并行处理,缩放数据、量化表和反量化表分别存在三个ROM巾,这样既节省了存储中间数据所需的空间,又提高了运算速度。
　　本文完成了整数变换量化和反量化反变换模块的代码编写,使用ModelSim SE进行功能仿真,将仿真结果与参考软件代码巾变换结果进行对比验证。通过设计的验证系统在 FPGA开发板上验证得出,硬件资源利用率高,运行的时钟频率可以达到118MHz,能实现高分辨率实时的视频编码运算。

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第1章 绪论

1.1 本课题研究的背景

1.1.1 视频压缩编码的现状

1.1.2 本课题研究的意义

1.2 本论文的研究内容及结构安排

1.2.1 本文主要研究的内容

1.2.2 本文结构安排

第2章AVS视频编码标准概述

2.1 AVS视频编码的基本框架

2.1.1 帧内预测

2.1.2 帧间预测

2.1.3 整数DCT变换量化

2.1.4 熵编码

2.1.5 环路去块效应滤波

2.1.6 码流结构

2.1 本章小结

第3章 AVS整数变换和量化的算法

3.1 DCT变换

3.1.1 一维DCT变换

3.1.2 二维DCT变换

3.1.3 DCT变换的性能

3.2 整数变换原理

3.3 量化原理

3.4 本章小结

第4章 AVS整数变换量化反变换和反量化的硬件实现

4.1 整数变换的算法实现

4.2 RDQIIR的模块化设计

4.3 系统的验证

4.3.1 开发板平台简介

4.3.2 验证方案

4.3.3 系统的整体验证

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献