AVS熵编码的FPGA实现.pdf

数字音视频编解码技术标准(AVS)是一种拥有自主知识产权的视频编码标准，它在性能上高于MPEG2标准，并且与H.264标准相当。AVS视频压缩标准运用了高运算量技术以实现高效的视频编码，其中熵编码模块是运算复杂和耗时较大的部分。AVS熵编码模块的目的是将输入的视频信号变换为能在信道中传输的压缩数据流。 熵编码主要利用数据的统计特性，为出现概率高的数据分配较短的码字，而出现概率低的数据则分配较长的码字，以此达到压缩数据的目的。AVS熵编码包括了多个技术要点，例如2D-VLC（二维变长编码）、Golomb编码、逃逸事件处理等。在AVS熵编码的实现中，2D-VLC是核心，它能够进一步压缩在DCT变换后能量集中在低频直流区域的系数。 Golomb编码是一种熵编码方式，它特别适合于指数分布的源。在AVS熵编码中，当需要对一些特定参数进行编码时，Golomb编码被用来有效地压缩这些参数值。此外，当FPGA平台实现AVS熵编码时，它利用了FPGA的并行处理能力和逻辑资源，有效地提高了编码过程中的处理速度。 在本设计中，码表查询、切换和Golomb编码被合并为一个流水线单元进行并行处理，这种方式极大地节省了存储中间结果所需的存储空间，并且通过并行执行各任务，提高了处理速度。这种方式的实现，结合FPGA开发工具ISE10.1和仿真工具ModelSimSE6.2b，为AVS熵编码提供了一种高效的FPGA实现方案。 硬件技术方面，FPGA（现场可编程门阵列）是一种可通过编程实现任意数字逻辑功能的半导体器件。FPGA具有可重复编程的特性，使设计人员可以在不改变硬件结构的情况下，通过编程改变其逻辑功能。同时，FPGA能够提供高度并行的处理能力，这使得其非常适合用于实现复杂的信号处理算法，如AVS熵编码等。 FPGA的这些特点使其成为实现AVS熵编码的理想平台。在实现AVS熵编码时，可以将各个功能模块合理地规划到FPGA芯片上，通过流水线和并行处理技术，实现高效的硬件加速。通过合理的设计，AVS熵编码器可以利用FPGA提供的大量逻辑资源和寄存器资源，实现复杂的算术运算和数据管理，大幅度提高编码效率。 在技术实现的过程中，FPGA开发工具ISE10.1帮助设计人员进行代码编写、综合、布局布线和仿真等步骤，而仿真工具ModelSimSE6.2b则用于对设计的AVS熵编码器进行功能仿真和时序仿真，确保其按预期工作。 AVS熵编码的FPGA实现不仅展示了AVS熵编码技术的先进性，同时也展现了FPGA在实现高效视频编码算法中的巨大潜力和优势。通过对此类应用的研究，可以进一步推动数字音视频编解码技术的发展，以及硬件实现技术的进步。