視頻編解碼芯片的設計方法研究.pdf

1、新近視頻編碼標準如MPEG-4、H.264/AVC和AVS等在提高編碼性能的同時算法復雜度也大大增加，使得在傳統(tǒng)處理器上實現編解碼變的困難，VLSI技術憑借其低代價、低功耗、高性能的優(yōu)勢逐漸成為編解碼器的主流實現方式。用較短的上市時間(time-to-market)完成高性能、低硬件代價的設計是產品獲得成功的根本，由此視頻編解碼芯片的設計方法具有重要研究意義。 本文對新近視頻編碼標準的實現復雜度及硬件實現特點進行了分析，對系統(tǒng)架

2、構、存儲和算法模塊三個方面的設計方法進行了重點研究，并將設計方法有效地應用在AVS編解碼芯片具體設計中，實現了硬件代價優(yōu)化的目標。 在系統(tǒng)架構設計中分析了編碼器編碼性能、硬件代價和編碼速度三者之間的制約關系及系統(tǒng)架構設計瓶頸，研究了編碼算法對硬件實現的影響和流水線設計方法在系統(tǒng)架構設計中的應用。在存儲設計中分析了片上存儲和片外存儲的特性和優(yōu)化目標，研究了延時隱藏、壓縮存儲等設計方法在提高總線效率和存儲效率中的應用。在算法模塊設計

3、中研究了硬件復用思想、速度面積平衡思想和流水線均衡思想，分析了可配置設計和利用數據統(tǒng)計特性實現硬件優(yōu)化的設計方法。 利用流水線設計方法完成了AVS編碼器的混合流水架構，在保證編碼性能的前提下對編碼算法進行了調整，挖掘和利用了視頻混合編碼框架中潛在的處理并行度。利用片外存儲特性設計了AVS編碼器片外存儲結構，實現了提高總線效率和片外存儲利用率的目的；利用壓縮存儲思想對AVS變長解碼碼表存儲進行了優(yōu)化，相對于參考文獻存儲面積節(jié)省了3

4、0％。利用硬件復用思想設計了AVS幀內預測模塊，通過設計可配置結構在多預測模式之間實現硬件復用。利用速度面積平衡思想設計了指數哥倫布解碼器和AVS編碼器殘差重建模塊，在指數哥倫布解碼器中利用碼字長度統(tǒng)計特性設計專用硬件結構，相對于參考文獻硬件代價節(jié)省了70％；在AVS編碼器殘差重建模塊中利用量化輸出的統(tǒng)計特性設計了基于零預測的硬件結構，處理速度在中等質量下提高4倍左右。 最后本文給出了綜合應用各種設計方法的設計實例——AVS變長