H.264/AVC中CAVLC编码器的硬件设计实现

　　(5)写码字。

　　非零系数级的码字为“前缀码字+后缀码字”，前缀码字为prefix个0后紧跟一个1（即前缀码字为1，码长为prefix+1），后缀码字值为suffix，码长为levelsuffixsize。

　　依据图3编码流程，level编码所需的时钟周期与TC和T1之差有关，不同的数据块所需的时钟周期不同，而编码前需经过扫描和统计。当非零系数较多时，level编码采用传统的串行方式所需的时钟周期可能比统计模块所耗要多，导致不稳定的吞吐量。另一方面，获得level的码字需知道该系数的prefix、suffix以及levelsuffixsize，而levelsuffixsize的大小是自适应变化的，与上一个已编码系数的绝对值大小有关，这给并行处理带来了一定困难。为此，采用并行处理和两级流水线相结合的结构并行处理2个非零系数，如图4所示。第一级初始化suffixlength，求coeffs的绝对值及中间变量levelcode；第二级更新suffixlength，计算prefix，suffix和levelsuffixlength。模块coeffs SIPO buffer实现串行输入并行输出，输入输出关系如图5所示。

　　3 实验验证分析

　　Level编码电路结构采用Verilog HDL语言描述，在ModelSim SE 6.0上进行仿真，使用Synplicity公司的Synplify Pro完成综合过程。最后采用Xilinx公司VirtexⅡ系列的xc2v250 FPGA进行实现和验证。

　　图6给出了ModelSim的仿真波形，其结果与JVT校验软件模型JM16.2[7]的值一致。从图6可以看出，并行编码TC-T1个level值比串行方式节省(TC-T1)/2个时钟周期，当非零系数较多时，也能获得稳定的吞吐量。表1给出了Synplify Pro综合的硬件资源报告。系统允许的最高时钟频率为158.1 MHz，硬件资源消耗如表1所示。综上所述，本设计满足H.264实时高清视频编码的要求。