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消费类电子论文
针对硬件实现的H.264视频编码算法改进
摘要：从硬件实现的角度分析了H.264算法，重点研究了占用最多运算时间的预测部分的
优化，给出了对帧内预测、哈达马变换以及运动估计算法的改进，通过简化运算复杂、
效率不高的模块以及减少模块间数据相关性等，对硬件进行优化。通过对各种测试序列
的仿真，证明改进是有效的。
关键词：H.264 帧内预测 运动估计 运动预测因子
H.264[1]最初是由ITU-T起草的，在未来将成为ITU-
T和MPEG的联合标准。H.264因为提供了很高的编码压缩效率、友好的面向网络的接口，
将成为下一代新的视频编码标准。但是编码效率很高的同时，其算法的复杂度也提高了
四倍，这在很大程序上限制了它的实现。因此，必须针对硬件的实现做改进和优化。
H.264的最初测试模型（JM）[2]是为了取得高的编码效果而设计的。在这个测试模型
中，有很多的算法需要很大的运算量，但是编码效率的提高却不多，并且很多模拟之间
是数据相关的，这一点限制了用并行处理加速硬件的实现。
以前有文章分析过这种新的视频编码的复杂度[3～5]。但是这些研究都是通过软件的
分析得到H.264算法的复杂度的。这些结果对在软件中的应用是精确的，但是当涉及硬件
设计的并行处理时，就不再适用了。
经过试验比较可以得出，在H.264硬件实现上的关键点是预测部分，因为此模块所占的计
算时间几乎是总时间的90%。所以改进的重点在预测部分。
1 H.264算法
图1是关于一帧图像的帧内预测间预测的算法框图。如果采用帧内预测，帧间预测部
分将不进行判断。在进行帧间预测时，会使用多帧预测和可变块大小的运动估计。编码
模式选择部分在所有的预测模式中选择一个最佳的预测模式。预测之后用原始的输入帧
和预测帧相减，得到残差数据块。对于亮度残差块做4×4整数DCT变换，对
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