JPEG2000系统架构研究及EBCOT中算术编码器的硬件实现

【摘要】： JPEG2000是新一代的静态图像压缩标准。由于其卓越的图像压缩性能和很高的灵活性,被认为在各个领域有着广阔的应用前景。 本文研究JPEG2000的核心算法和系统架构,尤其对其核心编码单元嵌入式优化截断块编码(Embedded Block Coding with Optimized Truncation, EBCOT)中的算术编码器——MQ编码器的算法做了较深入的分析研究。通过对算法和软件实现结果的分析发现,MQ编码器的算法复杂度较高,且软件实现效率不高,为了提高编码效率,应该使用硬件加速方法。 本文针对使用通道并行编码加速方法的位平面编码的EBCOT,设计并实现了两种MQ编码器的硬件结构:基于四级流水的结构和每周期编码两位的结构。经过软硬件协同验证,这两种结构的硬件实现结果均能正确实现MQ编码的功能。而且编码速度相对软件有了很大的提高,能够充分满足并行通道位平面编码的EBCOT对MQ编码器的要求。最后,本文对两种结构的硬件实现结构做了分析比较,从速度、面积、功率等方面,比较了两者的优缺点:基于四级流水的结构虽然面积小、功耗低,但是编码速度较慢;而每周期编码两位的结构实现了更高的编码速度,但是也付出了面积和功耗的代价。在应用中,可以根据实际情况需要,采用不同的硬件实现结构。