HEVC碼流解析與熵解碼模塊的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著計算機(jī)運(yùn)算能力的提升，數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展速度也越來越快，對具有高分辨率、高幀率、高壓縮率、高穩(wěn)定性和較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的需求也越來越迫切。而目前應(yīng)用廣泛的H.264標(biāo)準(zhǔn)由于自身算法的局限性，對高分辨率視頻的壓縮效率不高，使得其在高清視頻傳輸中的表現(xiàn)不能很好地滿足各種視頻應(yīng)用的需求。為解決這些問題，高效視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)(High Efficiency VideoCoding，HEVC)應(yīng)運(yùn)而生。
　　HEVC作為最新

2、一代的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，對包含塊處理、幀內(nèi)幀間預(yù)測與熵編碼的混合視頻編解碼框架中各個模塊進(jìn)行了技術(shù)革新，提供了更加靈活的塊劃分方式、更多的幀內(nèi)預(yù)測模式、基于競爭的運(yùn)動矢量預(yù)測、Tile劃分和波前并行處理模式。這些新技術(shù)的應(yīng)用使得HEVC的編碼效率比H.264標(biāo)準(zhǔn)提高了近50％。但是靈活、高效的編碼算法使得視頻解碼及重建過程需要的計算量急劇增加。受當(dāng)前處理器性能的限制，單純軟件解碼的性能很難滿足超高清視頻播放的需求，這阻礙了HEVC視頻標(biāo)

3、準(zhǔn)的推廣與應(yīng)用。HEVC解碼專用的硬件加速模塊能夠有效解決這個問題。針對HEVC解碼過程中最重要且最耗時的碼流解析及熵解碼部分，研究其硬件加速結(jié)構(gòu)及并行設(shè)計方法，在提高計算速度及并行計算能力等方面提供新的解決方法和硬件架構(gòu)，對整個HEVC解碼性能的提高至關(guān)重要。本論文圍繞該問題分步驟展開研究:
　　1)進(jìn)行HEVC標(biāo)準(zhǔn)與算法研究。細(xì)致剖析標(biāo)準(zhǔn)中各層次的定義與特性，與H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，分析技術(shù)改進(jìn)對編解碼復(fù)雜度和效率

4、的影響。
　　2)設(shè)計解碼器硬件架構(gòu)?；趯?biāo)準(zhǔn)與算法的分析結(jié)果，提出HEVC解碼IP組成架構(gòu)，針對其中最為復(fù)雜和耗時的碼流解析與熵解碼模塊，提出用于碼流存儲的環(huán)形Buffer，提高并行解碼速率;通過建立碼流解析狀態(tài)樹對HEVC的碼流解析部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)化控制;提出熵解碼算法的快速再歸一化結(jié)構(gòu)，提高語法元素的解碼效率。
　　3)對所設(shè)計的數(shù)據(jù)訪問模塊和碼流解析及熵解碼模塊進(jìn)行仿真驗證。搭建工作站仿真環(huán)境及FPGA驗證平臺，采用m