基于VLSI實現(xiàn)的視頻編碼關(guān)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(yīng)用從而成為當(dāng)今最具有吸引力的研究課題之一。隨著技術(shù)的進步，視頻應(yīng)用的平臺由計算機和機頂盒擴展到手持設(shè)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(biāo)準(zhǔn)在很大程度上促進了視頻編碼應(yīng)用的普及，而國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中開放的關(guān)鍵算法決定了視頻編碼的性能。在當(dāng)前的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，運動估計和碼速率控制算法正是這些開放的關(guān)鍵算法。本文結(jié)合VLSI

2、 實現(xiàn)，對國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用于視頻編解碼芯片的設(shè)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(fù)雜度運動估計快速算法―分層準(zhǔn)全搜索法。該算法在計算復(fù)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(zhǔn)全搜索對應(yīng)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(xué)模型，從而提出了一種低復(fù)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(xué)模型，用整像素級運動估計的結(jié)果直接預(yù)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(fù)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計結(jié)果表明該處理器在運行PMVFAST 算法時工作在