1080P視頻編碼分像素運動估計算法與硬件實現(xiàn).pdf

1、H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是目前最先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它具有優(yōu)良的編碼性能和良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，然而，它的運算復(fù)雜度也超過了以往所有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，特別是在幀間編碼過程中，由于使用了可變塊運動估計、多參考幀運動補償和拉格朗日率失真優(yōu)化等新的編碼技術(shù)，使得運動估計過程占用了整個編碼器大部分的編碼運算時間。整數(shù)像素運動估計模塊主要完成粗精度的幀間匹配搜索，分?jǐn)?shù)像素運動估計模塊在整數(shù)像素運動估計的基礎(chǔ)上，再對宏塊分割進(jìn)行率失真優(yōu)化控制下的1/2像素

2、和1/4像素精度匹配搜索，最終得到宏塊的編碼模式和運動矢量。對于1080P高清視頻，一幀要處理8160個宏塊，分?jǐn)?shù)像素運動估計模塊的設(shè)計，對整個編碼器的實時編碼性能至關(guān)重要。
　　論文針對H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的幀間編碼算法和1080P高清編碼系統(tǒng)設(shè)計需求，依據(jù)面積與速度的平衡互換設(shè)計原則，對分?jǐn)?shù)像素運動估計編碼算法進(jìn)行了深入的分析，并對其做出了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整，并以此提出了基于流水的分?jǐn)?shù)像素分級搜索構(gòu)架。本設(shè)計將整個分?jǐn)?shù)像素運動估

3、計分為1/2和1/4精度兩級完成，針對各級別提出了相應(yīng)的構(gòu)架，并對模塊進(jìn)行了劃分與分析設(shè)計。
　　本文提出采用流水結(jié)構(gòu)完成1/2像素精度插值，具有較低的復(fù)雜度及較大的吞吐量，以適應(yīng)高清視頻編碼需要。在1/4像素運動估計模塊中，將像素插值與SAD計算整合到同一運算單元中，使得運算扁平化，提高了電路性能。本設(shè)計對一個宏塊的分?jǐn)?shù)像素運動估計時鐘消耗在150個周期以內(nèi)，符合1080P@30fps高清應(yīng)用要求。本文使用參考C模型對設(shè)計進(jìn)行了