基于VLSI實(shí)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(lái)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(jìn)步，視頻應(yīng)用的平臺(tái)由計(jì)算機(jī)和機(jī)頂盒擴(kuò)展到手持設(shè)備，如個(gè)人數(shù)字助理和智能手機(jī)等，這對(duì)視頻編碼的VLSI 實(shí)現(xiàn)提出了新的要求（低功耗和低成本）。國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上促進(jìn)了視頻編碼應(yīng)用的普及，而國(guó)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(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中，運(yùn)動(dòng)估計(jì)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(shí)現(xiàn)，對(duì)國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法和碼速率控制算法進(jìn)行了深入研究，取得了一定的成果，并實(shí)際應(yīng)用于視頻編解碼芯片的設(shè)計(jì)中。 本文的主要工作和研究成果如下： 1. 結(jié)合全搜索運(yùn)動(dòng)估計(jì)的一維陣列VLSI 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了一種易于VLSI 實(shí)現(xiàn)的低復(fù)雜度運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法―分層準(zhǔn)全搜索法。該算法在計(jì)算復(fù)雜度僅為全搜索四分之一時(shí)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(qiáng)的魯棒性。該算法流程簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)流規(guī)

3、則，適合VLSI 實(shí)現(xiàn)。本文提出了一種分層準(zhǔn)全搜索對(duì)應(yīng)的VLSI 結(jié)構(gòu)，并給出了實(shí)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(jí)運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。該算法根據(jù)3 種不同數(shù)學(xué)模型，用整像素級(jí)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的結(jié)果直接預(yù)測(cè)半像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的結(jié)果，并用民主集中制的投票來(lái)確定最終的半像素運(yùn)動(dòng)矢量。該算法避免了半像素插值和匹配過(guò)程，計(jì)算復(fù)雜度低，易于VLSI 實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)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(jì)的思想，提出了一種高效的可編程運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理器VLSI結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理器支持多種高效的快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，支持1MV 、4MV 、非限制性運(yùn)動(dòng)矢量和半像素精度運(yùn)動(dòng)估計(jì)。該處理器還能支持解碼時(shí)的半像素插值功能。設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理器能為H.261/H.263,MPEG1/2/4 中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償提供完整的解決方案。實(shí)際的VLSI 設(shè)計(jì)結(jié)果表明該處理器在運(yùn)行PMVFAST 算法時(shí)工作在