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近年来,随着软硬件的成本下降以及通讯技术的进步,视频应用的领域也越来越广。在视频监控领域,IP视频监控也成为业界的发展方向。由于数字图像信号信息量大,而存储空间和传输带宽有限,因此必须进行有效的压缩。多种视频压缩技术标准已经推出,其中ITU-T的视频编码专家组和ISO/IEC的运动图像专家组组成的联合视频工作组(JVT:Joint Video Team)发布的H.264/AVC标准具有优秀的压缩性能。同时,随着编码性能和要求的日益提高,人们也对编解码器的实现进行了深入的研究,提出了多种不同的实现结构,在性能和灵活性中各有优势。本文基于可配置算子设计思想,提出了编码器设计的整体方案,并具体实现了整数运动估计子系统。设计结果表明基于可配置算子的实现结构兼顾了性能和灵活性,可配置算子设计思想具有良好的发展前景。
本文的主要工作和创新点体现在如下方面:
1.分析了可配置算子设计思想和H.264/AVC编码标准。定义了可配置算子中的基本概念,介绍了基于可配置算子的设计流程,并介绍了基于可配置算子的功能模块的通用结构;分析H.264/AVC标准的编码框架和基本数据流,介绍了H.264/AVC标准的核心编码技术。
2.提出了基于可配置算子的H.264/AVC编码器实现结构。详细分析了H.264/AVC编码的计算量分布和数据相关情况,提出了基于功能群落划分的四级流水线结构;研究编码器的系统组织形式,进行了合理的软硬件划分,并提出了功能划分明确的三级控制结构。
3.基于可配置算子设计思想设计了整数运动估计子系统。在整数运动估计子系统中,通过分析运算特征设计了SAD运算算子,根据数据吞吐需求设计了外存储算子和内存储算子,并结合控制需求设计了控制算子CDSP,从而完整的实现了整数运动估计子系统,是基于可配置算子设计的具体实例。