论文部分内容阅读
二十世纪九十年代,数字视频技术被广泛应用于通信、计算机、广播电视等领域,带来了电视会议、可视电话、数字电视以及媒体存储等一系列应用,推动了以MPEG-2为代表的第一代信源编码标准的产生。进入新世纪以来,随着音视频编解码技术的进步和超大规模集成电路集成度、计算速度的提高,信源编码标准迎来了更新换代的历史性机遇。在这个背景下,以H.264/AVC、AVS为代表的第二代信源编码标准出现了。H.264/AVC是一个高效的视频编码标准,是由国际电信联盟和国际标准化组织运动图像专家组组成的“联合视频组”制订的。AVS标准是我国具有自主知识产权的信源编码标准,其视频标准的主要应用对象是标准清晰度/高清晰度电视。在标准清晰度/高清晰度序列上,AVS视频标准的编码效率与H.264/AVC相当,是MPEG-2的2～3倍。2006年2月,AVS视频标准已经正式被批准为国家标准,进入了产业化推广的阶段。作为AVS编码标准产业链上的重要一环,AVS标准清晰度/高清晰度视频编解码芯片的研发对于AVS编码标准的推广起着重要的推动作用。本文对AVS标准清晰度/高清晰度视频编解码芯片中的三个关键部件——运动估计模块、环路滤波模块和变长解码模块的体系结构进行了深入的研究和探讨,下面给出一个简要的介绍:1.运动估计是AVS视频编码芯片中的关键部件,计算量占整个编码器的60%～90%以上。特别是,AVS视频标准中采用了多参考帧、变块大小的运动估计,高效的B帧编码模式等技术,在提高了编码效率的同时,也大大增加了计算的复杂度。基于算法-结构联合设计的思想,本文中提出了一个面向硬件实现的快速整数精度运动估计算法,并给出了相应的VLSI实现。实验结果表明该算法具有和AVS视频参考软件相当的编码效率,并且相应的VLSI结构可以在较低的时钟频率下,支持标清视频在较大搜索范围内的实时处理;2.环路滤波是AVS视频编解码芯片都要用到的关键部件,其结构设计的重点在于如何增加计算的并行度,同时降低对存储器带宽的占用。本文提出了两种环路滤波处理顺序及其相应的VLSI实现。利用了分开存储相邻块数据的组织策略和一个可配置的行列转换阵列,两种VLSI结构都可以满足高清视频序列的实时滤波。这两种结构在面积和速度上各占优势;