基于FPGA的MPEG4協(xié)同處理器研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)帶寬依然在不斷增長(zhǎng)（尤其是在本地網(wǎng)），最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情況是大容量的磁盤、FLASH移動(dòng)存儲(chǔ)盤和激光盤的容量不斷增大，使得傳送和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的成本不斷地下降。不僅使人發(fā)問：我們孜孜不倦的搞視頻壓縮高級(jí)算法還有多少意義？我們可以看到，算法的復(fù)雜性日益增加，但性能的提高卻接近邊緣。 是什么還在要求更高的壓縮速率？還有被我們遺忘的地方嗎？還有什么應(yīng)用讓我們繼續(xù)追求更精妙的壓縮算法？ 在作者看來，這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是

2、移動(dòng)視頻服務(wù)。無線頻譜這種稀缺資源的有限性決定了我們必須繼續(xù)對(duì)視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行研究。即使伴隨UMTS/IMT2000的到來，移動(dòng)終端可以獲得的數(shù)據(jù)速率也限制在144Kbit/s，在微蜂窩的時(shí)候最高能達(dá)到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率對(duì)于較高質(zhì)量的視頻傳輸來講，仍然是有限的。因此，可以預(yù)見，移動(dòng)終端的空中接口這個(gè)瓶頸使得我們必須繼續(xù)進(jìn)行視頻壓縮。 另一方面，移動(dòng)終端領(lǐng)域開發(fā)視頻壓縮算法，在其低功耗和實(shí)時(shí)性要

3、求下，也是異常困難的。為了減少計(jì)算的復(fù)雜性和運(yùn)動(dòng)估計(jì)的功耗，業(yè)界提出了許多快速算法，例如2-D的對(duì)數(shù)搜索，三步搜索，聯(lián)合搜索。盡管這些方法減少了功耗，其結(jié)果是視頻壓縮性能的降低，因?yàn)檫@些算法的本質(zhì)是減少了運(yùn)動(dòng)搜索的空間。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)搜索的低功耗，在電路領(lǐng)域又提出了搜索窗口和時(shí)鐘管理的措施。但這些方法都是在犧牲視頻壓縮比性能的基礎(chǔ)進(jìn)行的折中，并沒有強(qiáng)調(diào)算法映射結(jié)構(gòu)上做出處理。 本論文提出了一種新的解決MPEG-4運(yùn)動(dòng)估計(jì)運(yùn)算的低功

4、耗實(shí)時(shí)處理器架構(gòu)。其基礎(chǔ)是采用了心肌陣列并行處理技術(shù)和低功耗控制電路。運(yùn)動(dòng)估計(jì)的繁復(fù)運(yùn)算通過心肌陣列分布式運(yùn)算得到有效處理。從理論上看，心肌陣列有其簡(jiǎn)單易理解性，然后，由于FPGA的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有限性，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)陣列仍有許多值得注意的問題。論文提出使用保守近似處理在全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)中減少功耗，其本質(zhì)是消除不必要的冗余運(yùn)算。宏塊的最小誤差匹配是一個(gè)典型的串行操作過程。論文新提出的方法是在進(jìn)行絕對(duì)匹配前使用保守計(jì)算，如果保守誤差值與最小誤差差別過