基于FPGA的H.264帧内编解码器的设计与实现的开题报告.docx

基于FPGA的H.264帧内编解码器的设计与实现的开题报告
一、选题背景
随着视频技术的不断发展，视频编解码器逐渐成为了一个重要的研究领域。H.264是这个领域中比较重要的一个标准，其压缩率高、图像质量好、兼容性强的特点，受到了广泛的关注和应用。
FPGA是一种在集成电路上进行可编程逻辑操作的器件，其灵活性和高性能在视频编解码领域也被广泛运用。因此，本设计将基于FPGA实现H.264帧内编解码器。
二、研究目的和意义
本设计要实现一个基于FPGA的H.264帧内编解码器。通过对H.264编解码算法的深入研究和分析，实现H.264帧内编解码器的硬件实现，实现高效、快速的视频压缩和解压缩，提高视频传输、存储、处理等方面的效率。
三、研究内容和技术路线
1、研究和分析H.264编解码算法，编写相应的软件模拟代码，实现对H.264编码和解码过程的理解和掌握。
2、选用合适的FPGA器件，并设置适当的时钟速度和外设接口。
3、设计H.264帧内编解码器的硬件电路，包括输入和输出模块、预测模块、变换模块、量化模块、熵编码模块和解码模块等。
4、利用VerilogHDL进行电路设计和仿真验证，验证电路功能的正确性。
5、将所设计的电路与其他硬件一同集成到FPGA器件上，编写相应的底层驱动程序进行测试。
6、进行性能测试和效果评估，对比理论性能和实际性能，并进行优化。
四、预期成果
1、实现一个完整的基于FPGA的H.264帧内编解码器。
2、实现高效、快速的视频压缩和解压缩，提升视频传输、存储、处理等方面的效率。
3、熟悉和掌握VerilogHDL的设计和仿真技术，具备FPGA应用开发的能力。
五、存在的问题和解决方案
1、输入和输出帧的存储和缓存，需要考虑FPGA内部存储空间和性能的限制。
解决方案：可以使用外部存储器进行数据交换，或者采用数据流方式简化设计。
2、H.264编解码算法的复杂性比较高，涉及到多种算法和模块的配合，需要对各个模块的实现进行整合。
解决方案：可以采用软件模拟进行辅助设计，或者使用高层次抽象设计工具。
3、FPGA器件和外设的选择和配置需要考虑到可行性、可靠性和性价比等因素。
解决方案：可以参考厂商提供的说明文档和开发工具，综合考虑各种因素进行选择和配置。
六、进度安排
本设计预计分为以下几个阶段进行：
1、研究和分析H.264编解码算法（3周）；
2、选用FPGA器件并设计基本硬件电路（4周）；
3、完成各个模块的电路设计和功能验证（6周）；
4、通过实验验证电路正确性（2周）；
5、进行性能评估和优化，并完成设计文档和报告（5周）。
七、参考文献
1、Richardson,I.E.G.VideoCodecDesign:DevelopingImageandVideoCompressionSystems.Wiley,2002.
2、李承恩，赵峰.实时数字视频处理芯片设计.机械工业出版社，2008。
3、XilinxInc.Xilinx7SeriesFPGAsandZynq-7000AllProgrammableSoCsDataSheet:Overview,2013.