基于VLSI實現(xiàn)的視頻編碼關鍵算法研究.pdf

1、多媒體通信尤其是視頻通信由于其越來越廣泛的應用從而成為當今最具有吸引力的研究課題之一。隨著技術的進步，視頻應用的平臺由計算機和機頂盒擴展到手持設備，如個人數(shù)字助理和智能手機等，這對視頻編碼的VLSI 實現(xiàn)提出了新的要求（低功耗和低成本）。國際視頻編碼標準在很大程度上促進了視頻編碼應用的普及，而國際視頻編碼標準中開放的關鍵算法決定了視頻編碼的性能。在當前的國際視頻編碼標準中，運動估計和碼速率控制算法正是這些開放的關鍵算法。本文結(jié)合VLSI

2、 實現(xiàn)，對國際視頻編碼標準中的運動估計算法和碼速率控制算法進行了深入研究，取得了一定的成果，并實際應用于視頻編解碼芯片的設計中。 本文的主要工作和研究成果如下： 1. 結(jié)合全搜索運動估計的一維陣列VLSI 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了一種易于VLSI 實現(xiàn)的低復雜度運動估計快速算法―分層準全搜索法。該算法在計算復雜度僅為全搜索四分之一時取得了和全搜索可比的性能。與其它快速搜索算法相比，該算法具有很強的魯棒性。該算法流程簡單，數(shù)據(jù)流規(guī)

3、則，適合VLSI 實現(xiàn)。本文提出了一種分層準全搜索對應的VLSI 結(jié)構(gòu)，并給出了實現(xiàn)結(jié)果。 2. 利用整像素搜索和亞像素搜索的聯(lián)系，建立了二者之間的數(shù)學模型，從而提出了一種低復雜度快速半像素級運動估計算法。該算法根據(jù)3 種不同數(shù)學模型，用整像素級運動估計的結(jié)果直接預測半像素運動估計的結(jié)果，并用民主集中制的投票來確定最終的半像素運動矢量。該算法避免了半像素插值和匹配過程，計算復雜度低，易于VLSI 實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明該算法可獲得較

4、好的圖像質(zhì)量。 3. 基于軟硬件協(xié)同設計的思想，提出了一種高效的可編程運動估計處理器VLSI結(jié)構(gòu)。設計的運動估計處理器支持多種高效的快速運動估計算法，支持1MV 、4MV 、非限制性運動矢量和半像素精度運動估計。該處理器還能支持解碼時的半像素插值功能。設計的運動估計處理器能為H.261/H.263,MPEG1/2/4 中的運動估計和運動補償提供完整的解決方案。實際的VLSI 設計結(jié)果表明該處理器在運行PMVFAST 算法時工作在