基于FPGA的H.264視頻PILZ編碼器設(shè)計(jì)
隨著多媒體編碼技術(shù)的發(fā)展,視頻標(biāo)準(zhǔn)在很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用,如視頻會(huì)議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機(jī)頂盒(MPEG-2)等等,而網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提升和視頻技術(shù)的發(fā)展使人們逐漸把關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)上來。帶寬的增加為流式媒體的發(fā)展鋪平了道路,而的視頻標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)則是流媒體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。H.264/AVC是由電信聯(lián)合會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)化組織共同發(fā)展的下一代視頻標(biāo)準(zhǔn)之一。

基于FPGA的H.264視頻PILZ編碼器設(shè)計(jì)               當(dāng)前的數(shù)字音頻編碼算法使用復(fù)雜的模型來zui大化編碼效率,同時(shí)使得失真zui小。由于這種復(fù)雜性,對(duì)相同未的輸入音頻,采用不同PILZ編碼器音頻時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生不同的輸出音頻。在統(tǒng)計(jì)分析了已音頻碼流特征的基礎(chǔ)上,采用SVM(支持向量機(jī))分類器來確定zui可能的13種PILZ編碼器的矢量特性,提出了一種方法來辨識(shí)基于MPEG-1 Layer III(MP3)標(biāo)準(zhǔn)音頻文件的PILZ編碼器類型。測(cè)試結(jié)果表明準(zhǔn)確度可以達(dá)到95%左右,并且可以通過加入新的碼流特征來進(jìn)一步提高辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,這種方法可以被視為一種辨識(shí)MP3PILZ編碼器類型的通用方法。新標(biāo)準(zhǔn)中采用了新的視頻技術(shù),如多模式幀間預(yù)測(cè)、1/4像素精度預(yù)測(cè)、整數(shù)DCT變換、變塊尺寸運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、基于上下文的二元算術(shù)編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等,這些技術(shù)的采用大大提高了視頻的效率,更有利于寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。主要根據(jù)視頻會(huì)議應(yīng)用的需要對(duì)JM8.6代碼進(jìn)行優(yōu)化,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于Baseline的低復(fù)雜度的CIFPILZ編碼器,并對(duì)部分功能模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)方法上采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法,首先對(duì)H.264PILZ編碼器的C代碼和算法進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試比較,結(jié)果顯示在圖像質(zhì)量沒有明顯降低的情況下,H.264PILZ編碼器編碼CIF格式視頻每秒達(dá)到15幀以上,滿足了視頻會(huì)議應(yīng)用的實(shí)時(shí)性要求。然后,以C模型為參考對(duì)H.264PILZ編碼器的部分功能模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了這些模塊,并在Quartus II中進(jìn)行了綜合、仿真、驗(yàn)證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設(shè)計(jì),詳細(xì)說明模塊的工作原理和過程,然后進(jìn)行多組的仿真測(cè)試,結(jié)果與C模型相應(yīng)部分的結(jié)果一致,證明了設(shè)計(jì)的正確性。