自适应算术编码的FPGA实现

t和scale之后，后面的计算子区间的模块即可进行计算；而修改码表模块在输出h_count、l_count和scale之后，亦可进行码表的修改。因此，这两个操作可以采用并行处理的方法实现，极大地节省了所用的时钟周期，相应地提高了速度，达到了优化的目的。表3给出了输入符号为3（对应于寄存器2与寄存器3之间的区间）时码表的修改过程。
　　
　　表3码表修改前后对照表
　　
　　寄存器0123456修改前04345677112233修改后04345778113234修改前023545657234255修改后011272829117127
　　3.3区间计算及确定
　　
　　初始时符号所在的总区间为high=0xff,low=0(high和low分别表示已编码的符号序列所在子区间的上下界)。随着符号的不断输入，high和low的值也不断地减小，用以表示输入符号序列所对应的子区间。通过如下的公式可确定输入符号的区间：
　　
　　
　　
　　计算时，最耗资源的是乘法器和除法器。本方案中乘法器采用参数化模块lpm中的lpm_mult生成。而除法器则自动编写。虽然占用的时钟周期较多，但与使用lpm相比，这样做可以大大地提高工作频率，从总体上提高性能。
　　
　　3.4并行编码
　　
　　在区间计算过程中，high和low总是有限值，不可能无限制地划分下去。为了能够实现连续的编码，通过对high和low的处理，可以实现利用有限长的寄存器表示无限精度的区间，即在不断修改high和low的过程中输出high和low中相同的高端位，形成输出码流。详细过程如下：
　　
　　在区间确定之后，将low和high按位比较，若首位相同，则输出首位二进制码，产生输出码流，同时把low和high左移，low末位补0，high末位补1。循环比较输出，直到首位不同为止。如：
　　
　　high=00110110
　　
　　low=00100111
　　
　　输出码流为001,而high和low的结果为：
　　
　　high=10110111
　　
　　low=00111000
　　
　　通过这种连续地处理便可生成符号序列的自适应算术编码结束。但随着待编码符号序列的不断输入，可能会出现high和low十分接近，并且high和low的首位没有相同位的情况，如：
　　
　　high=10000000
　　
　　low=01111111
　　
　　称这种现象为产生了下溢。产生下溢后，后面的编码都失去了意义，此时需要特殊处理。
　　
　　对于下溢的处理方法为：保留首位，同时删除紧接在首位后的high中连续的0和low中连续的1，并且保证对high和low删除的位数相同，若连续0和连续1的位数不同，则取其较小者；然后high和low左移相同的位数，同时high的低位补1，low的低位补0。表4给出了下溢处理前后high和low值。
　　
　　表4下溢处理前后对照表
　　
　　下溢处理前下溢处理后下溢个数high10001000110001113low0111011100111000
　　经过处理后，扩大了区间，使得后面的编码可以顺利地进行。
　　
　　在考虑了下溢的编码输出中，下溢作为输出码流的一部分，使得解码时能对下溢进行同样的处理，达到

《自适应算术编码的FPGA实现(第3页)》