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整像素运动估计(IME)能够实现假高的编码效率，但是由于IME本身固有的计算复杂度，如：多个参考帧搜索、多个预测模式、和SAD计算等，使基于软件的编码方案一般无法满足实时性的要求，因此必须设计专用硬件电路来实现高速运算。本文主要研究AVS高清(1080p@30)实时编码器中整像素运动估计模块的算法优化及其硬件电路的实现。
本文首先分析了各种运动估计搜索算法的特点，并在此基础上利用预测矢量技术优化了全搜索算法，优化算法充分利用了图像的空间相关性，有效地减小了搜索范围，从而达到了减少运算量和处理周期的目的，满足设计要求，此外该算法还非常利于硬件来实现。
然后，采用二维脉动阵列结构实现了运动估计搜索算法，并优化脉动阵列的结构，消除了冗余的处理周期。此外，还进行了片内存储器的结构设计，当前块数据和搜索窗数据采用了乒乓操作的原理，分别存储在两块SRAM中以保证宏块级流水线的效率。
最后，在Modelsim环境下建立测试平台，完成了对整个设计的RTL级的仿真验证，并针对Xilinx公司的FPGA芯片Vertex4系列的XC4VLX200器件进行硬件优化，模块最终的工作频率达到125MHz，完全满足1080p高清编码器的实时性要求。