AVS运动估计模块硬件设计

发布时间：2017-07-20 12:17

  本文关键词：AVS运动估计模块硬件设计

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【摘要】：近年来,随着数字媒体和互联网的高速发展,高清视频、手机视频、网络视频、视频监控等新应用不断出现,使得视频数据呈爆炸式增长。我国目前产品主要是采用的H.264的国际标准,需要花费昂贵的专利费用。在这样的背景下,AVS视频标准应运而生。本文主要对整像素运动估计模块和分像素运动估计模块作了深入的研究和探讨。本文针对高清视频编码设计需求,综合考虑芯片面积、编码速度以及复杂度等原则,对AVS编码标准中的整像素运动估计模块和分像素运动估计模块的算法进行了深入的分析,并对硬件结构进行了优化,然后对优化了的各个模块编写RTL代码。在整像素运动估计模块的设计中,采用分层的二维阵列全搜索运动估计硬件结构,该结构以8×8子块为最小处理单元,主要在处理单元的并行结构设计以及存储器设计方面作出了改进,实现了一列像素并行处理,节约了硬件资源和编码时间。在分像素运动估计模块的设计中,采用1/2像素运动估计和1/4像素运动估计并行处理的硬件结构,该结构数据流规则,控制简单,同样也实现了一列/行像素并行处理,提高了分像素运动估计速度。本设计采用的是Atera公司Cyclone Ⅱ EP2C35F672C6芯片,使用QuartusⅡ进行编译综合。在完成各个模块的RTL设计后,编写testbench仿真文件,使用ModelSim仿真工具进行功能仿真。验证和综合的结果表明,本设计模块达到了预期的目标,完全能满足1080P@30fps高清视频编码的要求。
【关键词】：AVS 整像素运动估计 分像素运动估计 并行处理
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 视频编码标准的发展和现状10-11
• 1.3 论文结构11-13
• 第二章 运动估计原理13-28
• 2.1 AVS编码原理及关键技术13-17
• 2.2 运动估计17-27
• 2.2.1 块匹配算法17-19
• 2.2.1.1 块模式的选择18
• 2.2.1.2 块匹配准则18-19
• 2.2.2 常见的搜索算法19-24
• 2.2.2.1 全搜索算法19-20
• 2.2.2.2 快速搜索算法20-24
• 2.2.3 分像素运动估计算法24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 运动估计模块的设计28-52
• 3.1 引言28
• 3.2 整像素运动估计整体架构的设计28-38
• 3.2.1 像素存储器设计33-34
• 3.2.2 二维PE阵列设计34
• 3.2.3 SAD比较器和MV处理单元的设计34-35
• 3.2.4 模式处理器设计35-37
• 3.2.5 控制器设计37-38
• 3.3 分像素运动估计整体架构的设计38-51
• 3.3.1 插值器的设计39-46
• 3.3.1.1 像素存储器的设计41-42
• 3.3.1.2 插值滤波器的设计42-44
• 3.3.1.3 接口模块的设计44-45
• 3.3.1.4 调整限幅器的设计45-46
• 3.3.2 PE阵列的设计46-48
• 3.3.3 SAD比较器和MV处理单元的设计48-49
• 3.3.4 控制器的设计49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 运动估计模块的仿真与验证52-59
• 4.1 功能验证简介52-54
• 4.1.1 验证技术和验证方法52-53
• 4.1.2 功能验证流程53-54
• 4.2 运动估计模块功能验证54-57
• 4.2.1 整像素运动估计模块功能仿真及结果分析54-55
• 4.2.2 分像素运动估计模块功能仿真及结果分析55-57
• 4.3 设计性能分析57-58
• 4.4 本章总结58-59
• 第五章 论文总结59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 附件66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李本斋;吴从中;陈家银;;H.264运动估计硬件加速器的设计[J];电视技术;2010年S1期

2 吴燕秀;王法翔;;适用于AVS的高性能整像素运动估计硬件设计[J];电子技术应用;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 田晓华;AVS视频编码中整数变换与熵编码研究[D];华中科技大学;2004年

2 袁军;一种基于状态机的数字逻辑系统的功能验证方法[D];西南交通大学;2009年

3 刘彦辉;视频压缩关键算法的研究[D];重庆大学;2010年

4 胡文安;AVS视频编码并行算法的研究与实现[D];电子科技大学;2010年

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本文编号：567979