随着计算机和数字通信技术的迅速发展,通信的带宽和容量受限,图像和视频的编码和压缩成为研究的热点。算术编码作为一种重要的熵编码方法,具有卓越的编码性能,在任何情况下,它的平均码长都能逼近信源的熵。因此,算术编码的研究越来越受到重视,并已被纳入许多图像和视频国际标准中。 JPEG2000是联合图像专家组于2000年12月通过的新一代静止图像压缩标准。它不仅提供了超越JPEG的压缩性能,更提供了一系列丰富的功能,以满足对图像编码技术日益增长的需求。它采用上下文自适应的二进制算术编码进行熵编码运算,MQ编码器是该算术编码的具体实现形式。 本文详细深入的研究了算术编码的原理,探讨了无乘法器的二进制编码形式、条件交换机制和自适应概率估计等重要概念。通过分析MQ编码中的关键运算细节并优化算法,在给出一种一个时钟周期处理1位符号的三级流水线MQ编码器实现结构的基础上,为了达到更高吞吐率的要求,本文探讨了2个符号的并发编码,就设计中的难点进行分析,并提出相应的解决策略,最终实现了一种4级流水线的2个符号并发编码架构。 本文采用Verilog硬件描述语言对提出的结构进行寄存器传输级描述,并完成了功能上的仿真验证,给出了仿真结果。性能比较分析结果显示,第一种结构工作频率为200MHz,消耗7486逻辑门;本文给出的2个符号并发编码的结构,工作频率达到143MHz,消耗12547逻辑门,它能满足高吞吐率的要求,在1秒中内可处理约47×10~6灰度图像象素,更好的匹配并行结构的位平面编码器。