CAVLC熵编码是H.264标准性能提升的重要技术之一,用于H.264标准中基础框架(Baseline Profile)和扩展框架(Extended Profile)的熵编码。它采用指数-哥伦布编码(Exp-Golomb)和基于上下文的自适应变长编码(CAVLC)相结合的方法,将重要的序列、图像头信息和运动矢量与预测残差数据分离编码,提高了熵编码的效率,保证了视频码流在网络等环境传输的抗差错能力。本文分析了H.264标准中CAVLC熵编码的码流规范,在对比分析当前主流的H.264软件参考模型的基础上,提出一种基于块流水结构的CAVLC熵编码VLSI实现方案。重点阐述了CAVLC熵编码算法及其软硬件实现,具体分析了VLSI为平台的流水线结构、零跳转技术和96比特封装结构的设计与实现。该方案采用流水线结构提升了硬件熵编码效率和数据吞吐率,同时基于编码块模式的零跳转技术可以在低码率时进一步减少编码复杂度,并且在比特流封装中整合了原始字节流封装(RBSP)到扩展字节流封装(EBSP)的转换,能够充分实现了基于H.264的CAVLC熵编码。仿真结果表明,该硬件设计能够利用11.3K个逻辑门在100MHz的频率下完成对1920×1080@30fps的视频流进行实时熵编码。本文的特点是将CAVLC熵编码与流水线技术和VLSI两方面新技术有机地结合,设计方案满足了高清晰视频的实时H.264视频编码要求,具有高效的低比特率传输和抗差错编码性能,为H.264熵编码算法的硬件实现提供了有效的解决方案。研究成果对于采用VLSI实现H.264视频压缩标准具有一定的参考价值。