基于FPGA的AVS實(shí)時(shí)高清視頻編碼器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著多媒體信息技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)的迅速提高，對(duì)多媒體視頻壓縮圖像的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。音視頻產(chǎn)品數(shù)字化、高清化成為未來(lái)消費(fèi)類電子發(fā)展的大趨勢(shì)。AVS標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)，其視頻標(biāo)準(zhǔn)的主要應(yīng)用對(duì)象是標(biāo)準(zhǔn)清晰度／高清晰度電視。2006年2月，AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式被批準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化推廣的階段。作為AVS編碼標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)，AVS標(biāo)準(zhǔn)清晰度／高清晰度視頻編解碼芯片的研發(fā)對(duì)于AVS編碼標(biāo)準(zhǔn)的推廣起著重要的推

2、動(dòng)作用。本文對(duì)AVS高清晰度視頻編碼芯片的系統(tǒng)架構(gòu)、環(huán)路濾波模塊和熵編碼模塊的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和探討。 本項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)1080i格式的AVS實(shí)時(shí)編碼器為目標(biāo)。通過(guò)對(duì)AVS編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評(píng)估，算法特點(diǎn)的分析，同時(shí)考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴(kuò)展性，本文設(shè)計(jì)的編碼器系統(tǒng)架構(gòu)采用了基于宏塊的四級(jí)流水結(jié)構(gòu)。并且提出了參考像素的多級(jí)緩存結(jié)構(gòu)來(lái)減少運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法對(duì)片外和片內(nèi)的帶寬需求，以滿足編碼器的實(shí)時(shí)性能。

3、本文給出了基于FPGA的AVS熵編碼硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用雙緩沖區(qū)和流水線技術(shù)，提供高性能的并行計(jì)算能力。并且針對(duì)實(shí)時(shí)高清的特點(diǎn)，提出了并行Zig-Zag掃描方法及其結(jié)構(gòu)，以提供高數(shù)據(jù)吞吐量。 通過(guò)分析環(huán)路濾波算法的特點(diǎn)，本文提出一種AVS環(huán)路濾波的硬件實(shí)現(xiàn)方法，采用垂直濾波和水平濾波交叉進(jìn)行的濾波順序以及利用寄存器組進(jìn)行中間數(shù)據(jù)的暫存與轉(zhuǎn)置，有效減少片內(nèi)存儲(chǔ)器的開銷和片外存儲(chǔ)器的訪問，可實(shí)現(xiàn)快速濾波，滿足實(shí)時(shí)高清編碼的