[导读]介绍了H.264的量化算法,并用Modelsim进行了仿真,结果与理论完全一致。分析了在FPGA开发板上的资源的消耗。由此可知,完全可以用FPGA实现H.264的量化。
0 引 言
H.264作为新一代的视频压缩标准,是由ITU-T的视频编码专家组和ISO/IEC的MPEG(运动图像编码专家组)成立的联合视频小组共同开发的。它优异的压缩性能也将在数字电视广播、视频实时通信、网络视频流媒体传递以及多媒体通信等各个方面发挥重要的作用。
在核心技术上,H.264/AVC采用各种有效的技术,如统一的VLC符号编码、1/4像素精度的运动估计、多模式运动估计、基于4×4块的整数变换、分层编码语法等。由于采用了整数变换,计算不会出现浮点数,而且精度高等。这些措施使得H.264算法具有很高的编码效率。在量化方面,量化步长采用52个,下面将主要分析量化。在此,提出量化的Verilog实现,将变换后的数据作为输入,以量化后的码流作为输出,达到量化的目的。
1量化的功能介绍
取样后的脉冲信号在时间上是离散的,但在幅值和空间上仍是连续的,即其可能取的值有无限多个,这就需要对它采用四舍五入的方法,将其可能的幅值数由无限多个变为有限个值。这种将信号幅值由连续量变成离散量的过程称为量化。
在不降低视觉效果的前提下,量化过程可减少图像编码长度,减少视觉恢复中不必要的信息。H.264采用标量量化技术,将每个图像样点编码映射成较小的数值。一般标量量化器的原理为:
式中:y为输入样本点编码;QP为量化步长;FQ为y的量化值;round()取整函数(其输出与输入实数最近的整数)。
2量化的算法介绍
在H.264中,量化步长Qstep共有52个值。如表1所示。其中,QP是量化参数,是量化步长的序号。当QP取最小值0时,代表最精细的量化;当QP取最大值51时,代表最粗糙的量化。QP每增加6,Qstep增加1倍。应用时可以在这个较宽的量化步长范围根据实际需要灵活选择。对于色度编码,一般使用与亮度编码同样的量化步长。为了避免在较高量化步长时出现颜色量化人工效应,现在的H.264草案把色度的QP最大值大约限制在亮度QP最大值的80%范围内。最后的H.264草案规定,亮度QP的最大值是51;色度QP的最大值是39。
在H.264中,量化过程是对DCT的结果进行操作:
式中:Yij是矩阵Y中的转换系数;Zij是输出的量化系数;Qstep是量化步长。
H.264量化过程还要同时完成DCT变换中“Ef”乘法运算,它可以表述为:
式中:Wij是矩阵W中的转换系数;PF是矩阵EF中的元素。根据样本点在图像中的位置(i,j)取值如表2所示。
利用量化步长随量化参数每增加6而增加1倍的性质,可以进一步简化计算,即:
式中:floor()为取整函数(其输出不大于输入实数的最大整数)。式(3)可以写为:
这样,MF可以取整数。表3给出对应QP值为0~5的MF值。对于QP值大于5的情况,只是qbits值随QP值每增加6而增加1,而对应的MF值不变。这样,量化过程为整数运算,可以避免使用除法,确保用16位算法来处理数据,在没有PSNR性能恶化的情况下,实现最小的运算复杂度如表3所示。
具体量化过程的运算为:
式中:“》”为右移运算,右移1次完成整数除以2;sign()为符号函数;f为偏移量。f的作用是改善恢复图像的视觉效果,如对帧内预测图像块f取2qbits/3;对帧间预测图像块厂取2qbits/6。
3具体实现
在该文中,用Verilog语言实现H.264的量化;运用Modelsim进行仿真;用QuartusⅡ进行综合。
根据Verilog编程,Modelsim仿真如图1所示。
输入的矩阵是[140,-1,-6,7,-19,-39,7,-92,22,17,8,31,-27,-32,-59,-21],最后量化的结果为[17,0,-1,0,-1,-2,0,-5,3,1,1,2,-2,-1,-5,-1]。由此可知,这与Iain E.G.Richardson给出的结果相符合。所用的开发板是红色飓风第三代开发板,FPGA芯片是Altra EP2C35F484C8。从综合后的报告可以看出,消耗的资源不到1%,如图2所示。综合后的RTL图如图3所示。
4结 语
介绍了H.264的量化算法,并用Modelsim进行了仿真,结果与理论完全一致。分析了在FPGA开发板上的资源的消耗。由此可知,完全可以用FPGA实现H.264的量化。
本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。
关键字:
阿维塔
塞力斯
华为
加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...
关键字:
AWS
AN
BSP
数字化
伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...
关键字:
汽车
人工智能
智能驱动
BSP
北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...
关键字:
亚马逊
解密
控制平面
BSP
8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。
关键字:
腾讯
编码器
CPU
8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。
关键字:
华为
12nm
EDA
半导体
8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。
关键字:
华为
12nm
手机
卫星通信
要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...
关键字:
通信
BSP
电信运营商
数字经济
北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...
关键字:
VI
传输协议
音频
BSP
北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...
关键字:
BSP
信息技术
山海路引 岚悦新程 三亚2024年8月27日 /美通社/ -- 近日,海南地区六家凯悦系酒店与中国高端新能源车企岚图汽车(VOYAH)正式达成战略合作协议。这一合作标志着两大品牌在高端出行体验和环保理念上的深度融合,将...
关键字:
新能源
BSP
PLAYER
ASIA
上海2024年8月28日 /美通社/ -- 8月26日至8月28日,AHN LAN安岚与股神巴菲特的孙女妮可•巴菲特共同开启了一场自然和艺术的疗愈之旅。 妮可·巴菲特在疗愈之旅活动现场合影 ...
关键字:
MIDDOT
BSP
LAN
SPI
8月29日消息,近日,华为董事、质量流程IT总裁陶景文在中国国际大数据产业博览会开幕式上表示,中国科技企业不应怕美国对其封锁。
关键字:
华为
12nm
EDA
半导体
上海2024年8月26日 /美通社/ -- 近日,全球领先的消费者研究与零售监测公司尼尔森IQ(NielsenIQ)迎来进入中国市场四十周年的重要里程碑,正式翻开在华发展新篇章。自改革开放以来,中国市场不断展现出前所未有...
关键字:
BSP
NI
SE
TRACE
上海2024年8月26日 /美通社/ -- 第二十二届跨盈年度B2B营销高管峰会(CC2025)将于2025年1月15-17日在上海举办,本次峰会早鸟票注册通道开启,截止时间10月11日。 了解更多会议信息:cc.co...
关键字:
BSP
COM
AI
INDEX
上海2024年8月26日 /美通社/ -- 今日,高端全合成润滑油品牌美孚1号携手品牌体验官周冠宇,开启全新旅程,助力广大车主通过驾驶去探索更广阔的世界。在全新发布的品牌视频中,周冠宇及不同背景的消费者表达了对驾驶的热爱...
关键字:
BSP
汽车制造
此次发布标志着Cision首次为亚太市场量身定制全方位的媒体监测服务。 芝加哥2024年8月27日 /美通社/ -- 消费者和媒体情报、互动及传播解决方案的全球领导者Cis...
关键字:
CIS
IO
SI
BSP
上海2024年8月27日 /美通社/ -- 近来,具有强大学习、理解和多模态处理能力的大模型迅猛发展,正在给人类的生产、生活带来革命性的变化。在这一变革浪潮中,物联网成为了大模型技术发挥作用的重要阵地。 作为全球领先的...
关键字:
模型
移远通信
BSP
高通
北京2024年8月27日 /美通社/ -- 高途教育科技公司(纽约证券交易所股票代码:GOTU)("高途"或"公司"),一家技术驱动的在线直播大班培训机构,今日发布截至2024年6月30日第二季度未经审计财务报告。 2...
关键字:
BSP
电话会议
COM
TE
8月26日消息,华为公司最近正式启动了“华为AI百校计划”,向国内高校提供基于昇腾云服务的AI计算资源。
关键字:
华为
12nm
EDA
半导体