H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實(shí)時(shí)編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估，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，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復(fù)雜耗時(shí)的模塊一運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實(shí)時(shí)性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼方案，其中一個(gè)主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測，可以改善運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時(shí)也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計(jì)專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)基于FPGA的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計(jì)中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計(jì)算能力，同時(shí)，采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運(yùn)算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個(gè)設(shè)計(jì)的RTL級的仿真驗(yàn)證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實(shí)時(shí)性要求。
標(biāo)簽：
DSPFPGA
H264
264
AVC
上傳時(shí)間：
2013-07-24
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