H．264中二進制化編碼器的FPGA實現(xiàn)

1 引言
隨著數(shù)字電視及視頻會議的發(fā)展以及應(yīng)用，H．264由于其更高的壓縮比、更好的圖像質(zhì)量和良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性而備受關(guān)注。
基于上下文的自適應(yīng)二進制算術(shù)編碼(CABAC)則作為H．264編碼器系統(tǒng)的最后一環(huán)，對整個編碼性能影響較大。CABAC充分考慮視頻流的相關(guān)性．能適應(yīng)信號統(tǒng)計特性的變化，容易達到漸進性能，編碼速度較高，但復(fù)雜度大，這造成單純用軟件編碼難以達到很高的性能，特別是對于高清晰度視頻(HDTV)不能實現(xiàn)實時編碼，這就需要硬件加速或設(shè)計專門的硬件編碼電路。
目前，已有相應(yīng)的硬件加速電路設(shè)計問世，但主要是對算術(shù)編碼部分進行設(shè)計，整體性能仍不夠理想。這里在對以往加速電路分析的基礎(chǔ)上，把握CABAC整個編碼原理，主要對其中的二進制化部分進行優(yōu)化，對相應(yīng)的二進制化方法進行歸類優(yōu)化，采用并行運算的方案，最終在FPGA上以較優(yōu)的速度和資源實現(xiàn)硬件編碼。

2 二進制化原理
CABAC實現(xiàn)方案包括3個過程：語法元素的二進制化、上下文建模、自適應(yīng)算術(shù)編碼，圖1是CABAC編碼器基本結(jié)構(gòu)。

二進制化是CABAC編碼的第1步，提高二進制化模塊的編碼速度有助于整個系統(tǒng)速度的提高。在二進制化過程中，一個給定的非二進制語法元素被唯一地映射到一個二進制序列(Bin String)，其中的每一位稱為Bin。
如果輸入為給定的二進制語法元素，則此步就可以越過，隨后的步驟由編碼模式?jīng)Q定。