“魂芯”DSP HEVC運(yùn)動(dòng)估計(jì)的實(shí)現(xiàn)及存儲(chǔ)器訪問(wèn)優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)，隨著高清分辨率(HD)和超高清分辨率(UHD)應(yīng)用逐步走進(jìn)人們的視野，視頻壓縮技術(shù)受到了巨大的挑戰(zhàn)。此外，高清和超高清視頻需要更高的帶寬傳輸和更大容量來(lái)存儲(chǔ)。因此，這一問(wèn)題仍然是近年來(lái)研究的主題。為了解決這些問(wèn)題，視頻編碼的聯(lián)合協(xié)作團(tuán)隊(duì)(JCT-VC)在2013年1月推出了繼承H.264/AVC視頻編碼的高效視頻編碼(HEVC)標(biāo)準(zhǔn)。與H.264/AVC相比，HEVC在保證視頻質(zhì)量相近的情況下，壓縮率可提高一倍。幀間預(yù)測(cè)是視頻壓

2、縮編碼中的一個(gè)主要模塊，其主要包含有:運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償兩個(gè)部分。其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法是視頻編碼幀間預(yù)測(cè)算法中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)視頻編碼性能有非常重要的影響。在最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.265／HEVC中，提出了使用DCT插值濾波器(DCTIF)進(jìn)行亞像素插值的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，但是計(jì)算復(fù)雜度較大，尤其對(duì)于高分辨率和超高分辨率的視頻編碼應(yīng)用。BWDSP是由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所研制，可廣泛運(yùn)用于各種高性能計(jì)算領(lǐng)域，如雷達(dá)、電子對(duì)抗、精確制導(dǎo)

3、、通信保障、圖像處理等信號(hào)處理領(lǐng)域。本文在BWDSP平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)基于循環(huán)Buffer的HEVC亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了代碼級(jí)優(yōu)化。論文的主要工作與新意點(diǎn)如下:
　　1.運(yùn)動(dòng)估計(jì)由整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)兩個(gè)部分組成，算法復(fù)雜度高，運(yùn)算量大。在整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)的率失真代價(jià)計(jì)算過(guò)程中，分別采用了SAD和SATD的運(yùn)動(dòng)估計(jì)匹配準(zhǔn)則。本文結(jié)合BWDSP的體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)用BWDSP指令集對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)過(guò)程中的高密集度數(shù)據(jù)計(jì)算

4、部分SAD、SATD以及亞像素插值部分進(jìn)行了匯編指令級(jí)優(yōu)化。同時(shí)，利用相關(guān)指令對(duì)拉格朗日乘子λ進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后，基于BWDSP平臺(tái)上的HEVC運(yùn)動(dòng)估計(jì)部分相比于優(yōu)化前的時(shí)鐘周期數(shù)有了大幅度的減少。提高了編碼器性能。
　　2.HEVC編碼需要很大的數(shù)據(jù)吞吐率，由于BWDSP芯片有限的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，參考幀和重建幀都需要存儲(chǔ)在片外存儲(chǔ)器中，因此在處理過(guò)程中要用DMA把大量的片外數(shù)據(jù)先行傳輸?shù)狡瑑?nèi)，再對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)。文中采用循環(huán)Buffe