DCT算法分析与结构设计

论文摘要

H.264是ITU与ISO联合共同开发的新一代视频编码标准,具有很多优点:高编码效率、高压缩质量、自适应的延时特性和容错功能。虽然和原有的视频编码标准相比H.264具有强大的优势,但H.264的这些强大优势来源于更加复杂精细的算法和更高的硬件支撑平台,它的编解码时间都是之前视频标准的数倍,所以对它的变换编码进行研究有着巨大的现实意义。本设计首先研究基于H.264标准的DCT算法,H.264采用4×4块及8×8块的无乘法整数变换编码算法,有效地降低了编解码的运算量,且避免了反变换的误匹配问题。然后采用行列分解法的整体设计来实现二维DCT,其中运用快速算法、流水线设计等方法来提高算速度,并在这基础上提出一种改进的加法结构--4-2压缩器和超前进位加法器级联,并将之应用于4×4及8×8的整数DCT编码实现中,降低延迟时间,加快了运算速度。在H.264标准中,为了提高数据压缩的性能,采用分层的二维整数余弦变换。在进行完DCT编码后,还要对宏块的直流分量进行Hadamard编码,本设计结合H.264标准中DCT编码和Hadamard编码的矩阵特点,使之可以和Hadamard编码进行复用,节省面积的作用。通过对加法器结构上的改进,有效的提高了运算速度。

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摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 课题来源

1.2 视频压缩的可能性

1.2.1 预测编码

1.2.2 变换编码

1.3 视频压缩标准

1.4 研究方案及主要工作

1.5 本文结构与安排

1.6 本章小结

第二章 H.264 编码标准的介绍

2.1 视频编码标准的发展历史

2.2 H.264 的分层结构

2.3 H.264 编码标准的特点

2.4 H.264 视频编码标准的技术简介

2.5 H.264 的档次和级

2.6 H.264 编码标准的应用

2.7 本章小结

第三章 H.264 整数余弦变换设计

3.1 视频压缩原理

3.2 H.264 编解码器原理

3.2.1 H.264 的编码器原理

3.2.2 H.264 的解码器原理

3.3 DCT 变换原理

3.4 4×4 整数DCT 变换

3.5 流水线设计

3.6 整数DCT 的快速算法

3.7 整数DCT 的实现

3.8 本章小结

第四章 4×4 整数DCT 变换的核设计

4.1 整体设计方案

4.2 二级加法的实现

4.3 4-2 压缩器

4.4 超前进位加法器

4.5 4×4 整数DCT 变换设计与验证

4.6 本章小结

第五章 8×8DCT 变换设计与HADAMARD 复用

5.1 8×8 DCT 变换原理

5.2 H.264 标准中8×8 整数DCT 变换

5.3 8×8 整数DCT 变换设计与验证

5.4 Hadamard 变换复用

5.4.1 Hadamard 变换原理

5.4.2 H.264 中的Hadamard 变换应用

5.4.3 H.264 中的Hadamard 变换实现方法

5.5 Hadamard 变换实现与设计验证

5.6 本章小结

第六章总结与展望

6.1 论文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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