Architektura transformacji i kwantyzacji w wysoko-przepustowym koderze H.264/AVC opartym na zaawansowanym wyborze trybu kodowania

Standard kompresji wideo H.264/AVC umożliwia uzyskanie wysokiej efektywności kompresji kosztem dużej złożoności obliczeniowej. Aby uzyskać możliwie wysoką efektywność architektura kodera opisana w tym artykule realizuje wybór trybu kodowania na bazie łącznej optymalizacji zniekształceń i stopnia kompresji. W szczególności założony przepływ danych pozwala na uzyskanie przepustowości 32 próbek/współczynników na takt zegara, co umożliwia sprawdzenie dużej ilości trybów kodowania przed wyborem najbardziej optymalnego. Architektura zawiera bloki transformacji, kwantyzacji, dekwantyzacji, odwrotnej transformacji, rekonstrukcji. Architektura obsługuje wszystkie rodzaje transformat i formaty chrominancji wyspecyfikowane w profilu Wysokim przy użyciu tych samych zasobów sprzętowych. Przepustowość uzyskiwana w układach FPGA pozwala na wybór trybu na bazie analizy zniekształceń i stopnia kompresji dla wymagań HDTV.

The H.264/AVC standard allows for a high compression efficiency at the cost of computational complexity. To achieve the efficiency as high as possible, the architecture proposed in the paper supports the mode selection based on the rate-distortion optimization. In particular, the dataflow assumes throughput of 32 samples/coefficient per clock cycle, on average, allowing a lot of compression options to be checked. Moreover, the architecture supports all transform sizes specified for High Profile using the same hardware resources. Synthesis results show that the design can work at 100 MHz for FPGA Stratix II devices.