基于FPGA的H.264解码器设计

发布时间：2017-12-14 17:36

  本文关键词：基于FPGA的H.264解码器设计

  更多相关文章： H.264 CAVLC IDCT 预测解码 FPGA

【摘要】：随着多媒体时代的到来,视频成为了当今社会获取信息的主要途径之一。在视频分辨率和帧率不断提升的同时,高质量的视频对存储系统和传输信道也有着极高的要求。因此对于视频编解码标准的选取尤为重要。为了实现高质量视频的实时解码,本文选择FPGA来实现H.264编解码标准的解码器设计。首先,本文介绍了H.264标准的相关概念,对比了各种解码方式的优缺点。分析了H.264编解码器的结构和流程,将解码器分解为熵解码器、反量化反变换解码器、帧内预测解码器和帧间预测解码器四个模块。其次,本文对各个解码器模块进行了优化。采用分组计算的方法减少了熵解码器查表次数和遍历深度。在反量化反变换解码器中,将二维反变换转化为了两次一维蝶形运算,降低了算法复杂度。利用4个可重构的计算单元,将帧内预测的17个预测模式的预测计算方式统一,节约了资源。每个时钟周期可实现4个像素的帧内预测解码。帧间预测解码通过运动矢量定位参考像素的方式,内插计算预测像素值。最后,将各个解码器模块通过状态控制机整合,实现了各个模块的功能。在Altrea的Cyclone IV的EP4CE40F23C8N平台上使用Quartus II自带综合工具进行综合,在Modelsim环境下进行仿真。并使用黑盒验证的方法,以JM86为参考模型对解码器进行了性能分析。结果表明,解码的视频质量峰值信噪比都在40dB左右。当解码器运行在最高频率时可以完成720@30fps的视频实时解码。本设计能够支持H.264的基本档次解码需求。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN919.8;TN764

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周泽建,支t$,解蓉;基于H.264的远程网络视频监控系统[J];电视技术;2005年09期

2 何浩;王玲;马文科;;基于H.264无线网络视频监控系统的设计[J];电视技术;2008年10期

3 何浩;王玲;马文科;;基于H.264无线网络视频监控系统的设计[J];安防科技;2009年03期

4 ;Matrox CompressHD专业加速卡——超实时创建高清H.264文件[J];电视字幕(特技与动画);2009年06期

5 邵坤;;基于H.264的网络视频监控系统设计[J];中国科技信息;2010年14期

6 李志海;冯宇;朱银;;H.264在电力视频监控系统中的应用[J];电网与清洁能源;2011年06期

7 惠擑,刘涵,吴亚丽,梁炎明;一种基于视频编码标准H.264的智能视频监控技术[J];计算机应用;2005年11期

8 肖吉军;陈利学;;H.264在网络视频监控系统中的应用研究[J];软件导刊;2009年06期

9 邱远波;;H.264网络视频监控系统在溪源水库工程建设中的应用[J];安全与健康;2010年03期

10 马姗姗,钱建生,程德强;基于H.264的远程视频监控系统的设计与实现[J];电视技术;2004年06期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 赵胜喟;王德君;王青鹏;杨波;;一种高速高保真H.264编码器的设计[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

2 杨鑫;牛建伟;胡建平;;一种基于H.264的智能手机监控系统设计与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集（一）[C];2006年

3 薛全;赵建东;刘济林;;H.264中基于抛物面模型的分数象素快速搜索算法[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第15届中国多媒体学术会议(NCMT'06)论文集[C];2006年

4 刘方;段晓辉;王道宪;杨光临;詹超慧;;H.264编码器在TMS320DM642上的存储空间分配方案[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年

5 王小龙;许超;;H.264中自适应二进制算术编码器的FPGA实现[A];中国通信集成电路技术与应用研讨会论文集[C];2004年

6 蒋建国;包先雨;李化雷;宣曼;陈晓蕊;;FVEA-H:一种用于H.264的快速视频加密算法[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 记者　 安勇龙;高清H.264热潮将至 芯片方案纷亮相[N];中国电子报;2006年

2 闫冰;H.264：网络视频新高度[N];网络世界;2008年

3 ;首套H.264互动电台电视台系统问世[N];人民邮电;2006年

4 维维;破解H.264专利费之迷[N];通信产业报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋广华;3D H.264视频无失真漂移隐写算法研究[D];华中科技大学;2014年

2 李晓妮;面向H.264的嵌入式音视频同步编码技术研究[D];吉林大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈浩;基于H.264码流的隐写与隐蔽信道技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 盛康;基于H.264编码的视频文件碎片取证研究[D];北京理工大学;2015年

3 俞政;可扩展64核处理器关键技术研究—单核、加速器架构及H.264解码器实现[D];复旦大学;2014年

4 雷林凯;H.264视频流传输策略分析及优化[D];电子科技大学;2014年

5 许兵;H.264去块滤波器设计及软硬协同验证[D];电子科技大学;2014年

6 肇启龙;基于H.264的网络视频监控系统[D];西安电子科技大学;2015年

7 王毅;基于FPGA的H.264解码器研究与设计实现[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

8 程俊霞;2D/3D H.264视频隐写通信系统的设计与实现[D];华中科技大学;2014年

9 陈健;基于H.264的视频差错掩盖算法研究[D];西南交通大学;2016年

10 李毓强;基于H.264和流媒体的嵌入式多路网络视频监控系统设计与实现[D];南京邮电大学;2016年

，

本文编号：1288788