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如何使用FPGA实现高清低码流视频编码?

2016-06-08 13:22:57      点击次数:
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  H.264编码器与FPGA

  视频压缩编码是最有效降低码流的方法,目前H.264是编码器的首选标准。H.264编码算法很复杂,采用了很多方法来降低编码码流。一般来说,视频由连续的帧组成,编码后的帧主要有I帧、P帧和B帧。I帧的编码不依赖其他帧,只利用帧内的像素进行各种预测来降低编码码流;P帧利用当前帧和以前的帧做参考,利用帧内的像素和帧间的像素进行各种预测来降低编码码流;B帧利用当前、以前和后面的帧做参考,利用帧内的像素和帧间的像素进行各种预测来降低编码码流。

  从实用角度讲,P帧和B帧对降低编码码流的贡献最大,因为在监控应用中,P帧和B帧相对I帧的比例可以很大;而其中B帧作用更加明显:不仅可以利用前后参考帧来增加预测的准确性,而且B帧的解码结果还可以不作为参考帧,这样又可以通过适当降低B帧编码质量来降低编码码流,于是B帧的码流又可以比P帧少很多。B帧除了比P帧多了后向参考帧可以用外,所采用的预测方法和P帧是一样的,所以后面我们只考虑I帧和P帧,分别讨论FPGA在预测和变换结果的量化环节所起的作用。

  预测—FPGA在并行处理上的优势

  I帧所采用的预测方法是相对简单的,而且在P帧和B帧都可以采用,所以I帧的所有预测方法都应该全部实现;P帧的预测方法非常复杂,H.264 编码器的大部分工作量都在这里。P帧的预测目的就是找到当前宏块在参考帧的位置(可以将宏块分成几部分来匹配),而且匹配精度是1/4像素,准确的匹配可以最大限度减少编码。

  为了减少工作量,一般是先进行整数像素的搜索匹配,然后才是1/2和1/4像素的最后匹配,要想提高搜索匹配的成功率,参考帧数量、搜索范围和匹配次数都是很关键的。一般来说,参考帧多或者搜索范围大都需要比较多的匹配次数。大电流电感

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