面向高清視頻編碼芯片設(shè)計的幀間預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、幀間預(yù)測是高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC、AVS等中的重要技術(shù)，通過利用視頻序列中相鄰幀之間的數(shù)據(jù)相關(guān)性來消除時間上的冗余，達(dá)到壓縮的目的。隨著新技術(shù)的發(fā)展和高清晰度視頻的普及，視頻編碼芯片設(shè)計面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
　　 本文主要以H.264/AVC和AVS標(biāo)準(zhǔn)中的幀間預(yù)測硬件實現(xiàn)技術(shù)為研究對象，通過對兩個標(biāo)準(zhǔn)中幀間預(yù)測技術(shù)的分析，在資源限制條件下，從算法取舍與設(shè)計、片外總線與存儲設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)幾個方面進(jìn)行了深入的研究。

2、
　　 本文通過對H.264/AVC和AVS中高清測試序列編碼模式的統(tǒng)計分析，提出了一種兩級(two-level)模式選擇策略，通過在整像素運動估計后選擇一種最佳模式再進(jìn)行亞像素搜索，在較小的性能損失下極大地降低了實現(xiàn)的代價。得益于該模式選擇算法在系統(tǒng)中的運用，本文對編碼器系統(tǒng)流水結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了復(fù)用一套結(jié)構(gòu)滿足亞像素運動估計(FME)、特殊模式SKIP/DIRECT運動估計(SME)、亮度運動補償(LMC)等多個任務(wù)，將

3、運動補償模塊往前移動了一個流水級，提高了結(jié)構(gòu)利用效率、減輕了幀內(nèi)預(yù)測與重建環(huán)路流水級的節(jié)拍約束。
　　 通過對總線任務(wù)和帶寬約束的分析，本文采用了直接運動其實點遞進(jìn)式全搜索算法，消除了亞像素搜索和特殊模式運動估計讀取參考數(shù)據(jù)的總線任務(wù)，得益于流水級的優(yōu)化設(shè)計，運動補償也只需要讀取色度部分?jǐn)?shù)據(jù)且不增加片上存儲開銷，相比傳統(tǒng)方案降低了約70％的帶寬要求。隨后本文還對提高總線效率的片外存儲設(shè)計做了分析，提出了面向參考幀存設(shè)計優(yōu)化的存儲

4、設(shè)計方案。
　　 最后本文提出了整個幀間預(yù)測部分模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，首先提出了高吞吐率的整像素運動估計結(jié)構(gòu)，從運動搜索、可變塊大小SAD的累加和實時比較器設(shè)計幾個方面展開，對比結(jié)果顯示本文的結(jié)構(gòu)具有較高的性能代價比。接著提出了亞像素運動估計結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多標(biāo)準(zhǔn)和不同任務(wù)間的二維復(fù)用，用較小的代價實現(xiàn)了兩個標(biāo)準(zhǔn)的兼容。本文還對色度運動補償結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，提出了用加法器和選擇器設(shè)計乘法器的方案，節(jié)省了約20％的邏輯資源。本文設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)