H.265运动补偿模块与高可靠性ToI系统SoC设计

发布时间：2017-03-29 10:15

  本文关键词：H.265运动补偿模块与高可靠性ToI系统SoC设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高效视频编码标准HEVC,即H.265,是ITU-T的视频编码专家组和ISO/IEC的动态图像专家组联合提出的最新视频编码标准。与H.264相比,H.265的压缩率提高了1倍,但也增加了编解码器的复杂度。本文研究了H.265解码器中的运动补偿算法,并完成了H.265运动补偿模块与高可靠性ToI系统的设计与SoC实现。本文主要工作如下：1、H.265运动补偿模块的硬件设计针对外部存储器访问带宽大的问题,使用寄存器缓存寄存参考像素点,并将预测单元分割成4×4块依次处理减少缓存面积；通过复用相邻4×4块之间的参考像素点降低外部存储器的访问带宽；同时利用插值系数的对称性减少插值滤波器的数目。实验结果表明,与优化前相比,寄存器缓存面积最多减少96.5%,外部存储器访问带宽最高降低59.7%,并且减少了4个亮度插值滤波器和8个色度插值滤波器。2、高可靠性ToI系统的SoC设计与实现针对现有无线视频通信系统中可靠性低及存储、传输能力差的问题,对无线接收到的H.264编码视频码流插入SPS和PPS,并通过TS over IP方式将视频传到PC端。文章完成系统的硬件设计和SoC集成；完成Nios II控制软件代码的设计；完成系统的优化设计,以提升系统的稳定性,解决由数据丢包或DTS与PTS值设定不合理造成的无法播放的现象。并建立FPGA验证平台对高可靠性ToI系统进行SoC原型验证。验证结果表明,系统能够实时接收H.264编码的640×480@18f/s视频信号并传入PC端显示,整个无线视频系统延迟约2s,能够稳定工作,达到预期目标。
【关键词】：H.265 运动补偿 SoC TS over IP
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 课题研究的背景15
• 1.2 数字视频编码标准15-17
• 1.2.1 H.26x系列视频编码标准16-17
• 1.2.2 MPEG-x系列视频编码标准17
• 1.3 论文的研究意义及内容17-19
• 1.3.1 H.265运动补偿模块的研究意义与内容17-18
• 1.3.2 高可靠性ToI系统的研究意义与内容18-19
• 1.4 论文的结构组成19-20
• 第二章 H.265视频编码标准20-31
• 2.1 H.265的新特性20-21
• 2.2 H.265的编解码过程21-22
• 2.2.1 编码过程21
• 2.2.2 解码过程21-22
• 2.3 H.265图像的划分22-25
• 2.3.1 编码单元22-23
• 2.3.2 预测单元23-24
• 2.3.3 变换单元24-25
• 2.4 H.265运动补偿算法25-30
• 2.4.1 AMVP技术和Merge模式25-27
• 2.4.2 亚像素插值27-29
• 2.4.3 加权预测29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 H.265运动补偿模块硬件设计31-46
• 3.1 运动补偿模块整体硬件结构31-32
• 3.2 运动矢量预测32-33
• 3.3 参考像素读取和寄存器缓存存储分配33-39
• 3.3.1 参考像素读取35-36
• 3.3.2 寄存器缓存存储分配36-39
• 3.4 亮度亚像素插值39-41
• 3.4.1 亮度插值运算39-40
• 3.4.2 1/2像素插值滤波器40
• 3.4.3 1/4像素插值滤波器40-41
• 3.5 色度亚像素插值41-42
• 3.6 实验及结果分析42-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第四章 高可靠性ToI系统SoC设计46-63
• 4.1 系统和ts_over_ip模块的硬件结构47-48
• 4.1.1 高可靠性ToI系统的硬件结构47
• 4.1.2 ts_over_ip模块的硬件结构47-48
• 4.2 TS流接收解包模块48-51
• 4.2.1 TS流结构48-50
• 4.2.2 TS流接收解包模块50-51
• 4.3 H.264码流分析模块51-54
• 4.3.1 H.264码流结构51-53
• 4.3.2 H.264码流分析模块53-54
• 4.4 FIFO控制模块54-56
• 4.5 TS流打包模块56-59
• 4.5.1 ES流读取模块56-57
• 4.5.2 TS包生成模块57-59
• 4.6 TS流时序调整模块59-60
• 4.7 指令接口模块和控制软件设计60-62
• 4.8 本章小结62-63
• 第五章 H.265运动补偿模块和高可靠性ToI系统的验证63-75
• 5.1 H.265运动补偿模块的验证63-67
• 5.1.1 H.265运动补偿模块的功能仿真63-65
• 5.1.2 H.265运动补偿模块的FPGA验证65-67
• 5.2 高可靠性ToI系统的验证67-74
• 5.2.1 高可靠性ToI系统的功能仿真67-69
• 5.2.2 高可靠性ToI系统的FPGA验证69-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况81

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