【摘 要】
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H.264/AVC视频标准相较于以前的版本可以明显地提高压缩效率，在更低码率信道上支持更高的视频质量。然而由于H.264标准中采用了更多更复杂的运算，大幅提高了解码器的运算复杂度
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H.264/AVC视频标准相较于以前的版本可以明显地提高压缩效率，在更低码率信道上支持更高的视频质量。然而由于H.264标准中采用了更多更复杂的运算，大幅提高了解码器的运算复杂度，对系统设计者提出了新的挑战。在现有的H.264解码器实现方案中，SOC实现方案由于其高度的可编程性和灵活性得到了广泛的应用。本文首先探讨了H.264视频编解码标准以及解码器实现方案，通过分析各种SOC系统加速方法，提出了一种基于协处理器的H.264视频解码器SOC架构，并给出了协处理器的硬件实现方案。本文提出了一种基于协处理器的H.264解码器SOC架构，将硬件协处理器与通用处理器通过专有接口直接相连，采用系统指令集（ISA）扩展提供的互连方式将协处理器接入到系统中，简化了协处理器的控制逻辑，并使得软硬件设计可以分离开来并行进行，加快了系统开发的速度。本文提出的协处理器架构以及设计验证方法可以很容易地移植到其他嵌入式CPU架构中。在协处理器设计中，本文分析了H.264解码运算中的帧内预测、帧间预测、反量化反变换和去块效应滤波等关键过程，设计了专门的硬件加速单元以及相应的协处理器指令。同时为了达到低成本的要求，本文对协处理器中的硬件资源进行了优化，在提升性能的基础上最大限度地复用硬件资源，以减少面积和功耗。系统验证结果表明使用该协处理器能够大幅加速H.264解码过程，较纯软件解码减少了约76.1%的解码时间，能够满足QVGA分辨率下实时解码的要求。
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