HEVC帧内预测粗选模块的高级综合设计

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

随着信息技术的发展，主流视频向高清和超高清方向发展，H.264/AVC压缩标准已经难以满足高分辨率视频实时传输的需求。2013年JCT-CV提出了新一代视频压缩标准HEVC，旨在提高视频的压缩效率，支持低带宽的网络。与H.264/AVC相比，HEVC的压缩效率提升了近一倍，压缩效率的提高也增加了算法的复杂度。帧内预测是HEVC的重要组成部分，其复杂度主要来自两方面：1.与H.264/AVC相比HEVC的预测模式从9种增加至35种；2.HEVC使用了5种大小的预测单元，包括4×4，8×8，16×16，32×32和64×64。与通用处理器相比FPGA在数据的处理速度方面有着巨大的优势，因此，对帧内预测的硬件实现逐渐成为人们研究的焦点。为了缩短硬件开发周期，Xilinx公司推出的高级综合工具Vivado-HLS能够将C/C++、System C等高级编程语言的算法或行为级描述直接转换成HDL描述的硬件电路，并进行RTL级仿真验证。
　　为了提高帧内预测粗选模块的吞吐率，本文在仔细研究了 HEVC标准和帧内预测算法原理的基础上，针对算法的特点设计了合理的流水和并行架构，并利用 HLS工具进行实现。本文的主要工作有：
　　1.提出了一种多级流水帧内预测粗选模块的实现架构。将帧内预测粗选模块划分为参考点选择模块、PE模块和SATD模块。设计了模式内部8个预测点并行，模式层面7种模式并行的8×8计算单元架构；参考点选择模块采用查找表的方式选取每个预测点所需的参考样点，降低了计算的复杂度；SATD模块采用乒乓的方式存储1-D水平Hadamard的结果。在模块间建立起多级流水线，提高了帧内预测粗选模块的吞吐率。
　　2.利用Vivado-HLS工具实现满足预期吞吐率的帧内预测粗选模块硬件设计架构。利用HLS工具分别对参考点选择模块、PE模块和SATD模块实现和优化；通过约束partition将数组映射为寄存器以及约束unroll将顺序执行的循环映射为并行处理实现了预测点的并行计算，缩短了处理时延；通过约束pipeline实现了模块之间的多级流水结构；最后将所设计的架构利用HLS工具进行RTL仿真验证。
　　本文针对HEVC中帧内预测粗选模块的硬件实现，提出了一种多级流水的硬件架构，并通过Vivado-HLS工具进行实现。实验结果表明，该架构能够在209.58MHz的频率下支持1080p@38fps实时编码，达到了预期目标。本文提出的帧内预测粗选模块的架构算法复杂度低，在FPGA平台上能够达到较高的吞吐率。

著录项

作者
王绍虎;
展开▼
作者单位

西安电子科技大学;

展开▼
授予单位西安电子科技大学;
学科电子与通信工程
授予学位硕士
导师姓名雷杰,李郜伟;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类图像编码;数值并行计算;
关键词
视频压缩标准; 帧内预测; 多级流水; 并行架构; 硬件实现;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. HEVC色度帧内预测模式搜索优化 [J] . 高搴桧 . 现代计算机（专业版） . 2021,第017期
2. 基于Hough变换的3D-HEVC深度图快速帧内预测方法 [J] . 钟国韵 ,杨德明 ,何月顺 . 东华理工大学学报（自然科学版） . 2021,第005期
3. HEVC和VVC视频编码标准帧内预测比较分析 [J] . 董于静 . 信息与电脑 . 2021,第022期
4. HEVC帧内预测算法加速设计与实现 [J] . 王飞龙 ,刘新闯 ,刘鹏 . 计算机应用与软件 . 2020,第001期
5. 结合内容特性与纹理类型的HEVC-SCC帧内预测快速算法 [J] . 欧健珊 ,陈婧 ,曾焕强 . 信号处理 . 2020,第003期
6. 一种基于帧内预测模式调制的HEVC信息隐藏方法 [C] . YANG Jie ,杨洁 ,LI Songbin . 第十三届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会 . 2016
7. HEVC整数变换与帧内预测模块硬件优化设计 [A] . 董洋 . 2018

HEVC帧内预测粗选模块的高级综合设计

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅