HEVC碼流解析與熵解碼模塊的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提升，數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展速度也越來越快，對(duì)具有高分辨率、高幀率、高壓縮率、高穩(wěn)定性和較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的需求也越來越迫切。而目前應(yīng)用廣泛的H.264標(biāo)準(zhǔn)由于自身算法的局限性，對(duì)高分辨率視頻的壓縮效率不高，使得其在高清視頻傳輸中的表現(xiàn)不能很好地滿足各種視頻應(yīng)用的需求。為解決這些問題，高效視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)(High Efficiency VideoCoding，HEVC)應(yīng)運(yùn)而生。
　　HEVC作為最新

2、一代的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)包含塊處理、幀內(nèi)幀間預(yù)測(cè)與熵編碼的混合視頻編解碼框架中各個(gè)模塊進(jìn)行了技術(shù)革新，提供了更加靈活的塊劃分方式、更多的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式、基于競(jìng)爭(zhēng)的運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)、Tile劃分和波前并行處理模式。這些新技術(shù)的應(yīng)用使得HEVC的編碼效率比H.264標(biāo)準(zhǔn)提高了近50％。但是靈活、高效的編碼算法使得視頻解碼及重建過程需要的計(jì)算量急劇增加。受當(dāng)前處理器性能的限制，單純軟件解碼的性能很難滿足超高清視頻播放的需求，這阻礙了HEVC視頻標(biāo)

3、準(zhǔn)的推廣與應(yīng)用。HEVC解碼專用的硬件加速模塊能夠有效解決這個(gè)問題。針對(duì)HEVC解碼過程中最重要且最耗時(shí)的碼流解析及熵解碼部分，研究其硬件加速結(jié)構(gòu)及并行設(shè)計(jì)方法，在提高計(jì)算速度及并行計(jì)算能力等方面提供新的解決方法和硬件架構(gòu)，對(duì)整個(gè)HEVC解碼性能的提高至關(guān)重要。本論文圍繞該問題分步驟展開研究:
　　1)進(jìn)行HEVC標(biāo)準(zhǔn)與算法研究。細(xì)致剖析標(biāo)準(zhǔn)中各層次的定義與特性，與H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，分析技術(shù)改進(jìn)對(duì)編解碼復(fù)雜度和效率

4、的影響。
　　2)設(shè)計(jì)解碼器硬件架構(gòu)?；趯?duì)標(biāo)準(zhǔn)與算法的分析結(jié)果，提出HEVC解碼IP組成架構(gòu)，針對(duì)其中最為復(fù)雜和耗時(shí)的碼流解析與熵解碼模塊，提出用于碼流存儲(chǔ)的環(huán)形Buffer，提高并行解碼速率;通過建立碼流解析狀態(tài)樹對(duì)HEVC的碼流解析部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)化控制;提出熵解碼算法的快速再歸一化結(jié)構(gòu)，提高語法元素的解碼效率。
　　3)對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)訪問模塊和碼流解析及熵解碼模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證。搭建工作站仿真環(huán)境及FPGA驗(yàn)證平臺(tái)，采用m