一种基于AVS标准的运动补偿解码器的硬件架构设计

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AVS标准是数字音视频编解码技术标准工作组（AVS工作组）制定的数字音视频编码标准。就编码效率来说，AVS的编码效率与H.264/AVC标准相当，比MPEG-2标准提高了2倍左右。因此，其运算复杂度较MPEG-2大为增加，再加上实际应用环境中实时运算的限制，它对硬件实现提出了巨大的挑战。本文致力于提出一种基于AVS标准的运动补偿解码器的硬件架构设计。本文粗略介绍了视频压缩标准的发展及其关键技术。详细介绍了AVS标准的技术特征，以及AVS中的档次和级别。为了对整个解码端的运动补偿有所了解，本文首先对解码端主要的运动补偿算法进行了介绍。这些算法主要有：参考图像的选择、运动矢量的导出和插值处理。为了得到高效的AVS运动补偿解码系统，论文接着利用RISC模型对系统的复杂度进行了分析，包括运算复杂度和空间复杂度分析。同时，为了使系统能够达到规定的各种要求，以1/4像素精度插值模块为例提出了应用于不同运算引擎的三种架构优化模型。通过系统复杂度的分析，论文提出了AVS运动补偿解码系统所采用的架构模型。在此基础上，针对标准中的不同算法，本论文将AVS运动补偿解码系统分为运动矢量产生单元、预测单元、重构单元这3个主要的运算单元，并通过公用存储器和本地存储器分离的方式，简化了数据通路的设计。本文提出了一种针对AVS标准中运动矢量产生算法的硬件实现架构。该架构兼顾时间相邻块模式和空间相邻块两种模式下运动矢量的产生，同时设计了两个运动矢量缓存器，以减少总线数据对该模块单元的数据响应。本文设计了一个专用的并行处理架构来对1/4像素精度插值运算进行加速。本文提出的处理架构可以针对不同的配置计算出不同位置的像素。这种方案兼顾处理速度和实现代价两方面考虑，硬件实现效率较高。同时，针对帧间预测存储器带宽要求较高的特点，设计了合理的参考帧数据缓冲器架构。本文在完成理论分析和实验的基础上，提出了一个完整的AVS运动补偿解码器系统设计方案。对其中运动矢量产生单元、预测单元、重构单元等关键算法都做了硬件设计和研究，形成了部分IP，部分模块已经通过仿真和验证，效果良好。具有较强的理论和实践意义。

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作者
胡力;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科电路与系统
授予学位硕士
导师姓名郑世宝;
年度 2005
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类解码器;
关键词
AVS标准; 运动补偿; 硬件架构; 解码器;

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