面向高清視頻編碼芯片設(shè)計(jì)的幀間預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、幀間預(yù)測(cè)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(shí)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(jì)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(cè)硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)為研究對(duì)象，通過對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中幀間預(yù)測(cè)技術(shù)的分析，在資源限制條件下，從算法取舍與設(shè)計(jì)、片外總線與存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。

2、
　　 本文通過對(duì)H.264/AVC和AVS中高清測(cè)試序列編碼模式的統(tǒng)計(jì)分析，提出了一種兩級(jí)(two-level)模式選擇策略，通過在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)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(shí)現(xiàn)的代價(jià)。得益于該模式選擇算法在系統(tǒng)中的運(yùn)用，本文對(duì)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(yùn)動(dòng)估計(jì)(FME)、特殊模式SKIP/DIRECT運(yùn)動(dòng)估計(jì)(SME)、亮度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(LMC)等多個(gè)任務(wù)，將

3、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊往前移動(dòng)了一個(gè)流水級(jí)，提高了結(jié)構(gòu)利用效率、減輕了幀內(nèi)預(yù)測(cè)與重建環(huán)路流水級(jí)的節(jié)拍約束。
　　 通過對(duì)總線任務(wù)和帶寬約束的分析，本文采用了直接運(yùn)動(dòng)其實(shí)點(diǎn)遞進(jìn)式全搜索算法，消除了亞像素搜索和特殊模式運(yùn)動(dòng)估計(jì)讀取參考數(shù)據(jù)的總線任務(wù)，得益于流水級(jí)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償也只需要讀取色度部分?jǐn)?shù)據(jù)且不增加片上存儲(chǔ)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(duì)提高總線效率的片外存儲(chǔ)設(shè)計(jì)做了分析，提出了面向參考幀存設(shè)計(jì)優(yōu)化的存儲(chǔ)

4、設(shè)計(jì)方案。
　　 最后本文提出了整個(gè)幀間預(yù)測(cè)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(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)構(gòu)，從運(yùn)動(dòng)搜索、可變塊大小SAD的累加和實(shí)時(shí)比較器設(shè)計(jì)幾個(gè)方面展開，對(duì)比結(jié)果顯示本文的結(jié)構(gòu)具有較高的性能代價(jià)比。接著提出了亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)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(jià)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的兼容。本文還對(duì)色度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了用加法器和選擇器設(shè)計(jì)乘法器的方案，節(jié)省了約20％的邏輯資源。本文設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)