高吞吐率的高效视频编码熵编码并行硬件架构设计

针对超高清视频编码的实时性需求以及高效视频编码熵编码系统中存在的数据吞吐率瓶颈,提出了一种基于波前并行处理(WPP)技术的硬件架构,在提高编码并行度的同时保留了行与行的依赖性,提升了编码系统的数据吞吐率与压缩效率。该架构可以进行三线程编码树单元同步编码,提高了近3倍的编码并行性;采用同步更新单元保证线程之间概率模型的同步更新;单线程内的概率模型支持多个二元的符号的并行更新;初始化单元支持对多种模式下编码单元的概率初始化;支持在线模式和离线模式,可以更好地平衡熵编码与其他模块的吞吐差异。本设计实现的熵编码器单周期处理的平均数据量为5b,在SMIC 55nm工艺下,其综合频率达到300MHz,吞吐率为1 512Mb/s,与参考设计相比,数据吞吐率提升了89%。本设计提出的熵编码器性能满足超高清视频的实时编码需求。     

一种HEVC全系统低冗余CABAC解码器

为解决最新一代视频压缩标准HEVC(High Efficiency Video Coding)中熵解码部分存在的语法元素串行依赖性问题,本文提出一种低时钟数冗余的CABAC(Context-BasedAdaptive Arithmetic Coding)硬件解码器实现方案.核心采用动态码表预处理方式和并行处理电路设计,提高了时钟利用效率,满足HEVC Level4.1 Main Tier的全部要求,可以以40 MHz的时钟完成1080HD@60fps的视频实时解码.     

AVS 中熵编码算法的研究与实现

AVS+(audio and video coding standard of china)是2012年颁发的新一代视频编码标准。CAVLC(基于上下文的自适应变长编码)和CABAC(基于上下文的自适应二进制算术编码)是该标准在熵编码部分采用的两种算法,相关领域对其研究甚少。分别介绍这两种算法的原理,并将其用C语言在x AVS中实现,最后通过实验对两种算法深入分析与测试。结果表明,CABAC算法复杂度较CAVLC稍有增加,但其获得的PSNR提高0.37 d B,码率降低11.4%,即编码压缩效果好,图像失真小,这种优势在低码率情况下尤其明显。综合两种算法利弊来看,CABAC算法的应用性和发展前景更广。     

JPEG标准中熵编码模块的硬件实现

为了研究JPEG中熵编码模块硬件实现过程,概述了JPEG标准的熵编码原理．讨论了基于FPGA的熵编码器的功能,以及按功能划分的帧组装器、预解码器、熵编码模块和码流组装器4大模块的实现．同时针对直流系数差分编码和直接编码对水声图像的影响做了比较,结果表明直接编码对压缩比影响不大．对熵编码器进行了仿真验证,结果表明了本设计的正确性．     

一种HEVC帧内编码快速算法

为了降低新一代高效视频编码(high efficiency video coding,HEVC)标准的计算复杂度,提出了一种基于亮度分量直方图分析的HEVC帧内编码快速算法。统计编码单元中4个子块的亮度分量直方图,并计算子块亮度直方图的自相关函数;根据自相关函数判断每个子块的纹理类型;根据子块的纹理类型进行编码单元划分的自适应选择,从而减少不必要的编码尺寸,降低HEVC帧内编码的计算复杂度,提高编码速度。实验结果显示,相对于HEVC标准模型,本算法可将编码速度提高22%,而平均比特流增加0.9%左右,同时视频的PSNR基本维持不变。     

一种Alpha图像串匹配编码中熵编码的改进算法

在分析了Alpha图像的特征及其在串匹配编码过程中未匹配像素的分布情况之后,提出了一种Alpha图像熵编码的改进算法.该算法首先对未匹配像素进行滤波处理使其具有独特的分布性质,然后依据该性质进行分段编码以减少码流比特数,从而达到更好的压缩效率.实验结果表明,相比于LZ4HC,ZLIB,PNG等常用的压缩算法,改进算法具有编码效率高和复杂度低的优势.     

高效视频编码中帧内码率控制改进算法

针对失真漂移现象造成码率拉格朗日因子(R-λ)模型编码效率低的问题,提出一种考虑区域间失真关联性的高效视频编码(HEVC)帧内码率控制改进算法。首先根据帧内预测编码原理,对编码区域间的失真关联性进行分析,得到漂移的失真、当前失真与总失真之间的关系;然后利用编码像素值、参考像素值和参考像素重构值,准确地预测出漂移的失真值;最后结合传统的R-λ模型,获取基于失真漂移的拉格朗日因子λ,继而建立更准确的R-λ模型。实验结果表明,与原始的帧内码率控制算法相比,在相同的码率下所提算法可将编码码率平均降低1.7%,重构视频的峰值信噪比平均提高0.1 dB,证明所提算法的编码效率得到提升,且编码时间增幅非常小。     

熵编码的压缩编码原理与方法

文章主要介绍了数字图像压缩方法中的无损压缩法-熵压缩的思想以及实现原理,并用实例说明实现过程.     

基于BWDSP的HEVC熵编码的复杂度分析与优化

为了优化BWDSP平台上高效视频编码(high efficiency video coding,HEVC)熵编码算法,文章基于BWDSP仿真平台对熵编码复杂度进行了深入分析,并结合BWDSP搭载的硬件资源,从对不同尺寸的变换系数块熵编码算法结构的优化、存储器优化和线性汇编优化3个不同层级的组合优化方案进行优化处理,提出了一种基于乒乓缓存的DMA数据传输优化方案,设计了一种基于单核DSP的多任务级并行处理的优化方案。实验结果表明,经过优化的HEVC熵编码的运行速度显著提高,平均加速比达到15倍。     

量化器和熵编码

在一个电视信号的预测编码系统中,往往采用非线性量化来压缩数码率,可应用准可变字长编码来进一步减少平均字长,它的优点在于设备较简单又能减少数码率,因此是一种可取的方法,本文分析了非线性量化与准可变字长编码之间的关系,并作了计算机模拟试验,证明了分析的结论。     

一种高效的适用于网络编码的防窃听方案

网络编码通信系统的防搭线窃听安全实现策略始终存在着通信开销大、计算复杂度高等性能方面的缺点。为了探求高效网络编码环境下的防窃听安全方案,首先利用伪随机置换来局部随机化信源发送的任意一个明文消息向量,然后将该被随机化的向量与剩余的明文向量进行随机线性混淆。分析和实验比较表明,该方案占用的带宽资源少,具有较低的编码复杂度和较好的传输性能,并且能在应用中与现有安全技术进行有效融合。     

一种易于硬件实现的快速自适应哈夫曼编码算法

自适应哈夫曼编码由于其良好的实时性,特别适合于通信系统等对速度要求高的场合.为此提出一种新的自适应哈夫曼编码算法,它利用符号到达前后构造哈夫曼树的相似性,仅更新少量节点即可完成编码过程.与原有的V算法相比,有效降低了编码复杂度,占用存储资源较少,易于硬件实现.     

一种AES-CCM128bit硬件加密器的优化设计

介绍了一种基于FPGA的AES-CCM 128bit硬件加密器的优化设计方法.阐述了AES(高级加密标准)算法以及CCM工作模式,分析了AES算法的轮变换结构,并提出S-hox查表结构和MixColumns(列混合运算)的VHDL语言程序设计思想.建立了ExpandedKey(密钥扩展运算)的数学模型,概括出AES算法的硬件实现方法,使得每一轮的轮变换与密钥扩展运算并行执行,以提高AES的加密速度.CCM工作模式结合了CTR与CBC-MAC工作模式,其加密明文或解密密文时都使用AES加密运算,这样解密过程就避免了繁杂的AES的直接解密运算.CCM模式下的简化加密协议,使用两个AES加密内核并行执行CTR与CBC-MAC工作模式以提高该模式下的加密解密速度.     

教学型电梯单片机控制系统的硬件设计

本文提出了一种教学型电梯控制系统的单片机解决方案,详细介格了该系统的结构框架、产品造型和电路设计思路.     

清代梅氏家族的天文历算研究及其贡献

梅文鼎是我国清初杰出的民间数学家和天文学家，他努力吸取中国传统数学的精华和西学东传的先进科学知识，把西方数学、天文学与中国传统数学、天文学结合起来，融会贯通，并有自己的创造．他积６０年之精力，著书８８种，内容涉及算术、代数、几何、三角、测量以及对我国传统天文学研究、评述和西方天文学介绍等．家学相传，在他的带动、教诲和影响下，梅氏家族数学人才辈出，其弟文鼐、文，子以燕，孙珏成，成，曾孙、、、钫、、，玄孙冲也都学有专长，有许多历算著作问世．梅氏家族祖孙五代对科学矢志不渝的追求，为中国天文历算的发展做出了伟大贡献     

一种无线Ad hoc网络中的非平衡多描述视频编码方法

提出一种适合于无线Ad hoc网络传输的单信道非平衡多描述视频编码方法,将视频源编码为一个高质量描述和一个低质量描述,并通过合适的分包方法将两个描述封装在一个信道上进行传输．由于是通过视频帧采样和对运动信息进行分割,提高了低质量描述的编码效率．该方法能够在同样的信道条件下获得比已有方法更优的视频恢复效果．相比于FEC系统,该方法显示了更加稳定的差错信道视频恢复性能．     

An efficient intra-frame rate control algorithm for H.264/AVC video coding

Intra-frame plays a significant role in improving video quality for rate control of H.264/AVC.In this paper,an efficient intra-frame rate control algorithm is proposed for H.264/AVC video coding.The proposed scheme adjusts the quantization parameter (QP) of intra-frame adaptively according to intra-frame buffer fullness ratio,current buffer fullness ratio,and skipped frame ratio.Experimental results demonstrate that for a set of typical testing sequences,the proposed scheme can obtain accurate target bit rate,better peak signal-to-noise ratio (PSNR) performance and reduce the number of skipped frames significantly,when compared with existing schemes.More importantly,the proposed scheme is very flexible for different initial QPs and target bits.     

An adaptive pipelining scheme for H.264/AVC CABAC decoder

An adaptive pipelining scheme for H.264/AVC context-based adaptive binary arithmetic coding （CABAC） decoder for high definition （HD） applications is proposed to solve data hazard problems coming from the data dependencies in CABAC decoding process.An efficiency model of CABAC decoding pipeline is derived according to the analysis of a common pipeline.Based on that,several adaptive strategies are provided.The pipelining scheme with these strategies can be adaptive to different types of syntax elements （SEs） and the pipeline will not stall during decoding process when these strategies are adopted.In addition,the decoder proposed can fully support H.264/AVC high 4 ∶ 2 ∶ 2 profile and the experimental results show that the efficiency of decoder is much higher than other architectures with one engine.Taking both performance and cost into consideration,our design makes a good tradeoff compared with other work and it is sufficient for HD real-time decoding.