本文關(guān)鍵詞：AVS編碼器中幀內(nèi)預(yù)測與環(huán)路濾波模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代通信、多媒體以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展,人類獲取信息的需求更為迫切。視頻是人們獲取外界信息的重要途徑之一,但是視頻信息量大,傳輸時(shí)需要高帶寬。因此,如何有效的壓縮視頻信息至關(guān)重要。AVS (Audio Video coding Standard)標(biāo)準(zhǔn)作為新一代的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),是由中國音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)專家組制定的,AVS具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)清晰、技術(shù)方案簡潔、性能先進(jìn)、實(shí)現(xiàn)成本低等優(yōu)點(diǎn),它能夠在有限的帶寬下傳輸較高質(zhì)量的視頻,節(jié)省傳輸費(fèi)用,具有廣闊的應(yīng)用前景。然而AVS編碼器算法復(fù)雜,用軟件實(shí)現(xiàn)難以達(dá)到編碼實(shí)時(shí)性的要求。本文通過研究AVS基本檔次編碼器中幀內(nèi)預(yù)測模塊和環(huán)路濾波模塊的硬件實(shí)現(xiàn),對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題提出了有效的解決方法。本論文主要工作如下：(1)設(shè)計(jì)AVS幀內(nèi)預(yù)測模塊：利用相鄰塊之間最佳預(yù)測模式相關(guān)性以及塊內(nèi)像素變化趨勢的方向性來減少幀內(nèi)預(yù)測候選模式；參考樣本管理模塊用于解決存儲(chǔ)器帶寬限制數(shù)據(jù)吞吐率和影響編碼效率的問題；將設(shè)計(jì)的預(yù)測核心單元PE組成預(yù)測單元陣列以簡化參考數(shù)據(jù)選擇機(jī)制；通過脈動(dòng)陣列以及移位代替乘法運(yùn)算等實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的Plane模式。(2)設(shè)計(jì)AVS環(huán)路濾波模塊：采用5級(jí)流水線結(jié)構(gòu),將復(fù)雜的濾波計(jì)算所產(chǎn)生的路徑延時(shí)分配到5個(gè)時(shí)鐘周期上,降低關(guān)鍵路徑的延時(shí)：充分利用數(shù)據(jù)相關(guān)性,改進(jìn)濾波順序,使得濾波數(shù)據(jù)集中處理,減少對(duì)濾波子塊的存取次數(shù)；為使濾波器能夠處理兩種邊界,設(shè)計(jì)暫存/行列轉(zhuǎn)置寄存器組；設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)計(jì)算模塊,提高濾波效率；將設(shè)計(jì)的濾波計(jì)算單元做并行處理,提高濾波速度。(3)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法,通過Verilog HDL語言完成了幀內(nèi)預(yù)測模塊和環(huán)路濾波模塊的RTL級(jí)設(shè)計(jì),并利用ModelSim進(jìn)行功能仿真,最后對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行性能分析。結(jié)果表明,上述兩個(gè)模塊完全滿足4CIF格式視頻實(shí)時(shí)編碼要求。
【關(guān)鍵詞】：AVS 視頻編碼 幀內(nèi)預(yù)測 環(huán)路濾波 流水線技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 視頻標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.3 視頻編碼器的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 論文的主要工作和組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 AVS原理分析及設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)16-34
• 2.1 AVS標(biāo)準(zhǔn)簡介16-18
• 2.1.1 AVS標(biāo)準(zhǔn)編碼框架16-17
• 2.1.2 AVS標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)17-18
• 2.2 AVS幀內(nèi)預(yù)測原理18-24
• 2.2.1 AVS幀內(nèi)預(yù)測模式19-20
• 2.2.2 參考樣本的獲得20-21
• 2.2.3 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測21-23
• 2.2.4 色度塊幀內(nèi)預(yù)測23-24
• 2.3 AVS環(huán)路濾波原理24-29
• 2.3.1 推導(dǎo)邊界強(qiáng)度濾波強(qiáng)度BS25-26
• 2.3.2 推導(dǎo)邊界閾值26-27
• 2.3.3 濾波過程27-29
• 2.4 設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)29-32
• 2.4.1 算法優(yōu)化29-30
• 2.4.2 流水線技術(shù)30
• 2.4.3 模塊化設(shè)計(jì)30-31
• 2.4.4 設(shè)計(jì)中需考慮的其它問題31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 幀內(nèi)預(yù)測模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)34-46
• 3.1 AVS幀內(nèi)預(yù)測模塊劃分及硬件設(shè)計(jì)34-45
• 3.1.1 幀內(nèi)預(yù)測模式選擇模塊34-36
• 3.1.2 參考樣本管理模塊36-38
• 3.1.3 預(yù)測值計(jì)算模塊38-43
• 3.1.4 重建單元43
• 3.1.5 控制單元43-45
• 3.2 本章小結(jié)45-46
• 第四章 環(huán)路濾波模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)46-60
• 4.1 環(huán)路濾波的模塊劃分及硬件設(shè)計(jì)46-50
• 4.1.1 流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)46-48
• 4.1.2 濾波順序優(yōu)化48-49
• 4.1.3 AVS環(huán)路濾波并行度的提高49-50
• 4.2 濾波流程控制模塊50-52
• 4.2.1 幀級(jí)濾波流程控制50-51
• 4.2.2 塊級(jí)濾波流程控制51-52
• 4.3 暫存/行列轉(zhuǎn)置寄存器52-55
• 4.4 參數(shù)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)55-58
• 4.4.1 邊界強(qiáng)度的推導(dǎo)55-56
• 4.4.2 濾波閾值和裁剪參數(shù)的推導(dǎo)56-58
• 4.5 濾波計(jì)算模塊58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第五章 仿真與驗(yàn)證60-72
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境60-63
• 5.1.1 FPGA設(shè)計(jì)流程60-62
• 5.1.2 集成開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ62-63
• 5.1.3 仿真工具M(jìn)odelSim63
• 5.2 驗(yàn)證方法63
• 5.3 驗(yàn)證結(jié)果及性能分析63-70
• 5.3.1 幀內(nèi)預(yù)測模塊的仿真驗(yàn)證及性能分析63-66
• 5.3.2 環(huán)路濾波模塊的仿真驗(yàn)證及性能分析66-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80
• 附錄80-87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：907945