H.264_AVC視頻編碼變換量化核實(shí)現(xiàn)

　　在量化過程中，對于給定的量化參數(shù)QP， MF只有三種取值，因此乘法實(shí)現(xiàn)可以采用無符號數(shù)乘法運(yùn)算，乘法結(jié)構(gòu)則采用16×14位加法樹乘法器。這樣，在提高運(yùn)算速度的同時節(jié)約了芯片面積。

　　(3)對于f的計算，在不影響運(yùn)算精度的情況下本文采用近似處理。為了避免除法運(yùn)算，將f的計算式變形，即：

　　f=2q/3=(215/3)×2m≈[(215+1)/3]×2m≈10923×2m

　　式中， m取值為0～8，具體由相應(yīng)的QP給出。由于f在完成加法運(yùn)算后其結(jié)果還需左移q位，所以計算精度不會受影響。這樣，對f的計算只需進(jìn)行移位操作。

　　3 4×4整數(shù)變換量化核硬件實(shí)現(xiàn)

　　基于上述算法原理及其設(shè)計，本文首先對4×4整數(shù)變換量化模塊進(jìn)行C語言編程，驗(yàn)證了該模塊所采用算法的正確性。然后采用Verilog HDL語言描述4×4整數(shù)變換和量化核(幀內(nèi)模式)的硬件功能，并通過仿真軟件Modelsim SE 5.7進(jìn)行功能仿真，驗(yàn)證了該模塊輸出結(jié)果與設(shè)計要求相一致。最后采用Synplify Pro7.3綜合工具，并以Altera公司的Stratix系列FPGA作為主要目標(biāo)適配器件進(jìn)行綜合。

　　4×4整數(shù)變換量化核的二大子模塊的綜合結(jié)果如表3所示，表中同時給出經(jīng)本文優(yōu)化設(shè)計前后的綜合結(jié)果作為對比?？梢?，經(jīng)本文采用的三種優(yōu)化設(shè)計處理后，在硬件開銷改變不大情況下，變換子模塊的最高工作頻率達(dá)到59.4MHz，是未優(yōu)化前的1.73倍，而量化子模塊的最高工作頻率達(dá)到55.8MHz，是未優(yōu)化前的1.82 倍。4×4整數(shù)變換量化核的最高工作頻率取各子模塊的最低頻率，這樣其優(yōu)化后的最高工作頻率是55.8MHz，相比優(yōu)化前的30.7MHz提高了82%。

　　本文對H.264/AVC協(xié)議中的4×4整數(shù)變換量化核從算法原理到硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和設(shè)計。采用自頂向下的Verilog HDL設(shè)計流程,實(shí)現(xiàn)了4×4整數(shù)變換量化核硬件功能的優(yōu)化設(shè)計，模塊的最高工作頻率提高了82%，為H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的硬件實(shí)現(xiàn)提供了參考。