H.264/AVC中CAVLC編碼器的硬件設計實現

　　(5)寫碼字。

　　非零系數級的碼字為“前綴碼字+后綴碼字”，前綴碼字為prefix個0后緊跟一個1（即前綴碼字為1，碼長為prefix+1），后綴碼字值為suffix，碼長為levelsuffixsize。

　　依據圖3編碼流程，level編碼所需的時鐘周期與TC和T1之差有關，不同的數據塊所需的時鐘周期不同，而編碼前需經過掃描和統計。當非零系數較多時，level編碼采用傳統的串行方式所需的時鐘周期可能比統計模塊所耗要多，導致不穩定的吞吐量。另一方面，獲得level的碼字需知道該系數的prefix、suffix以及levelsuffixsize，而levelsuffixsize的大小是自適應變化的，與上一個已編碼系數的絕對值大小有關，這給并行處理帶來了一定困難。為此，采用并行處理和兩級流水線相結合的結構并行處理2個非零系數，如圖4所示。第一級初始化suffixlength，求coeffs的絕對值及中間變量levelcode；第二級更新suffixlength，計算prefix，suffix和levelsuffixlength。模塊coeffs SIPO buffer實現串行輸入并行輸出，輸入輸出關系如圖5所示。

　　3 實驗驗證分析

　　Level編碼電路結構采用Verilog HDL語言描述，在ModelSim SE 6.0上進行仿真，使用Synplicity公司的Synplify Pro完成綜合過程。最后采用Xilinx公司VirtexⅡ系列的xc2v250 FPGA進行實現和驗證。

　　圖6給出了ModelSim的仿真波形，其結果與JVT校驗軟件模型JM16.2[7]的值一致。從圖6可以看出，并行編碼TC-T1個level值比串行方式節省(TC-T1)/2個時鐘周期，當非零系數較多時，也能獲得穩定的吞吐量。表1給出了Synplify Pro綜合的硬件資源報告。系統允許的最高時鐘頻率為158.1 MHz，硬件資源消耗如表1所示。綜上所述，本設計滿足H.264實時高清視頻編碼的要求。