【摘 要】
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随着数字视频和多媒体技术的快速发展,视频用户对图像主观质量和实时性的要求越来越高。H.264／AVC作为新一代视频编码标准,满足实时高清视频的应用需求:与MPEG-4、H.263和MPEG
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随着数字视频和多媒体技术的快速发展,视频用户对图像主观质量和实时性的要求越来越高。H.264／AVC作为新一代视频编码标准,满足实时高清视频的应用需求:与MPEG-4、H.263和MPEG-2相比,在同等重建图像质量下,节约39％、49％和64％的码流。帧内预测作为H.264／AVC标准中Ⅰ帧预测方式,与熵编码结合能够自成体系,独立地应用于静止图片和运动图像处理等领域,具有广泛的应用价值。
本文围绕实现高清视频帧内预测的VLSI设计展开,分析高清视频帧内预测计算复杂度和并行计算量。整合Intra4x4中的预测模式,研究4x4子块参考像素的重建过程:像素值预测、模式选择、整数变换、量化、反量化以及反变换,优化4x4子块的并行处理顺序,解决了重建过程中长延时等待的瓶颈问题。分析Intra16x16和两个色度块中预测模式,采用并行处理机制并优化了PLANE预测模式。最终提出满足高清视频应用的帧内预测单元架构,与AHB总线接口组成帧内预测模块,并用Verilog语言完成该模块的VLSI设计。
完成帧内预测模块的RTL实现后,采用VCS工具进行系统级仿真,Synplify工具进行综合,并在Altera StratixⅢ FPGA上建立硬件原型进行功能验证。Synplify综合结果表明:帧内预测模块最高运行频率可以达到162MHz:系统级仿真和FPGA验证结果表明:帧内预测模块功能正确,单个宏块处理周期数小于580个,满足高清视频实时帧内预测600个时钟周期数的要求,实现了本课题的预期目标。
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