MPEG-4解碼器的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償VLSI設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、MPEG-4是基于第二代視頻壓縮編碼技術(shù)制定的標(biāo)準(zhǔn)，它采用了一系列創(chuàng)新性的技術(shù)，在壓縮效率和靈活性方面比先前的標(biāo)準(zhǔn)有了明顯的改善。MPEG-4憑借其低碼率高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在多媒體傳輸、存儲(chǔ)和檢索等領(lǐng)域。
　　 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是利用先前已編碼幀的圖像作為參考圖像對當(dāng)前圖像進(jìn)行預(yù)測的一種方式。在MPEG-4中引入了先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法，其中包括4-MV(Four Motion Vectors，四運(yùn)動(dòng)矢量)模式，直接模式，無限制運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償

2、，1/4像素精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)纫郧皼]有的工具集。這些算法可以獲得更高的編碼效率和更優(yōu)的圖像質(zhì)量，但也為VLSI設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)增加了難度。
　　 本文研究了MPEG-4運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路的VLSI設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，完成的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：采用了自頂向下的方法，將運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路具體劃分為運(yùn)動(dòng)矢量解碼模塊、地址產(chǎn)生模塊、像素預(yù)測模塊和重建模塊四個(gè)子模塊，然后對四個(gè)子模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說明，包括介紹子模塊

3、的功能、內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)以及操作時(shí)序等。
　　 (2)關(guān)鍵功能模塊的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)研究：針對運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊數(shù)據(jù)運(yùn)算量大和訪問幀存儲(chǔ)器頻繁的特點(diǎn)，采用四個(gè)插值單元同時(shí)處理，增加像素緩沖器，充分利用并行性結(jié)構(gòu)等方法來加快運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償速度。
　　 (3)關(guān)鍵算法的改進(jìn)和優(yōu)化研究：對4-MV模式和直接模式的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測，無限制運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，1/4像素插值等關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。特別的，在4-MV模式運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測部分采用行存儲(chǔ)策略和對無限制

4、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償提出了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法，節(jié)省了存儲(chǔ)器資源。
　　 (4)FPGA原型實(shí)現(xiàn)及基于硬件原型的功能驗(yàn)證實(shí)踐：針對運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊的功能驗(yàn)證情況多和整體性強(qiáng)的特點(diǎn)，提出了軟件仿真驗(yàn)證和FPGA原型驗(yàn)證相結(jié)合的聯(lián)合驗(yàn)證的方法。
　　 整個(gè)設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言描述，通過了現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的原型驗(yàn)證，并采用SIMC0.18μm工藝單元庫完成了該電路的邏輯綜合。經(jīng)過實(shí)際視頻碼流測試，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到MPEG-4簡單