DSP可以靈活的實(shí)現(xiàn)編碼器,且X-DSP芯片主頻高、并行處理能力強(qiáng),適用于視頻圖像的處理,是實(shí)現(xiàn)H.264編碼器的理想平臺。但基于X-DSP的純軟件無法滿足視頻編碼高清實(shí)時的要求,因此設(shè)計基于X-DSP的專用視頻編碼加速模塊,利用ASIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分復(fù)雜核心的編碼算法,利用DSP實(shí)現(xiàn)部分算法,兼顧編碼器的靈活與性能。本文中利用DSP芯片特點(diǎn),以實(shí)際通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求為背景,在深入研究H.264編碼器算法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對編碼算法中計算復(fù)雜度高、數(shù)據(jù)相關(guān)性強(qiáng)、難以并行處理的核心算法進(jìn)行優(yōu)化,針對高清視頻的實(shí)時編碼要求,設(shè)計出H.264編碼器硬件加速模塊的微體系結(jié)構(gòu),主要研究工作和成果如下:1、基于H.264編碼標(biāo)準(zhǔn),本文采用H.264編碼器加速模塊的微體系結(jié)構(gòu)�；诰幋a數(shù)據(jù)流及控制流,設(shè)計訪問接口、訪問沖突控制機(jī)制,流暢實(shí)現(xiàn)算法中的“生成-消費(fèi)”。2、基于加速模塊的計算特點(diǎn),設(shè)計編碼器各模塊的硬件架構(gòu),包括幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換量化、CAVLC、CABAC、去塊濾波模塊�；诟髂K計算特點(diǎn)配置存儲資源。針對串行編碼,采取4路、8路并行編碼機(jī)制,提高編碼效率。針對同一數(shù)據(jù)的頻繁訪問,采取存儲器共享實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)用。針對多種模式選擇,采取快速判斷算法,降低模式選擇計算量。針對運(yùn)動估計算法,采取快速全搜索算法,提高搜索速度。針對讀取更新上下文時的數(shù)據(jù)相關(guān),采取兩路存儲器存放,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行。針對濾波順序復(fù)雜,采取分組濾波算法,解決數(shù)據(jù)相關(guān),降低控制濾波的復(fù)雜度。3、對H.264編碼器加速模塊RTL設(shè)計進(jìn)行驗證與綜合,設(shè)計的加速模塊總面積為2090529 um~2,總功耗為2170 mW,關(guān)鍵路徑延時為1.59 ns。使用4種視頻序列對加速模塊性能評測,結(jié)果顯示加速模塊的編碼速度平均可以達(dá)到32幀每秒,而實(shí)時要求每秒30幀,滿足實(shí)時編碼要求,且經(jīng)加速模塊處理的圖像質(zhì)量,主觀、客觀方面都表現(xiàn)良好。將H.264編碼器加速模塊分別與FPGA-1、FPGA-2、ASIC這三種實(shí)現(xiàn)方案的編碼器在性能、面積、功耗方面做比較,結(jié)果顯示本文設(shè)計的編碼器的編碼效率高、面積較小、功耗較低。本文設(shè)計的H.264編碼器加速模塊微體系結(jié)構(gòu),設(shè)計了幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換量化、CAVLC、CABAC、去塊濾波等模塊的架構(gòu),為高清視頻實(shí)時編碼器的研究設(shè)計奠定重要的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN762
【部分圖文】：

否完成的反饋信號，控制是否更新宏塊，當(dāng)各個功能模塊處理完成當(dāng)前待編碼宏塊，就可以進(jìn)行宏塊的更新，具體代碼如圖 3.5 所示：圖3.5 宏塊更新代碼其中，nextallready 是宏塊更新信號，mex128eon、firon、mqsadon 等是各個功能

4×4塊SAD計算

本設(shè)計在完成 RTL 代碼后，利用模擬驗證平臺對 H.264 編碼器進(jìn)行模擬驗證。H.264 編碼器進(jìn)行 RTL 級仿真結(jié)果如圖 4.1 所示：圖4.1 總體仿真結(jié)果如圖 4.1 所示，其中，bursnbda 是利用總線從片外存儲器中讀取到的當(dāng)前宏塊的數(shù)據(jù)。dfda 是重建完輸出到預(yù)測模塊的參考數(shù)據(jù)，是在預(yù)測變換編碼完成后才開始像素重建。mqipnbregda 是輸入到幀間預(yù)測模塊的原始宏塊數(shù)據(jù)。rsdciqda 是幀內(nèi)預(yù)測采取直接預(yù)測模式的數(shù)據(jù)。rsmc_ctrlda 是編碼器的片內(nèi)存儲器控制數(shù)據(jù)。rstqtqda 是待掃描數(shù)據(jù)。scerlc_da 是掃描后 CAVLC 編碼需要的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。tfdfrecon_da 是輸出到重建模塊的待重建數(shù)據(jù)。tfrsnbad 是重建模塊輸出到片外的重建完成的數(shù)據(jù)。西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭會斌;羅超;;H.264運(yùn)動估計算法及其FPGA實(shí)現(xiàn)[J];自動化應(yīng)用;2016年01期

2 王光瑋;梁利平;;H.264解碼器幀內(nèi)預(yù)測模塊的優(yōu)化[J];電視技術(shù);2013年19期

3 趙春亮;王樹昆;朱傳德;;一種高效的H.264反變換反量化結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2013年01期

4 劉西振;楊靜;王威;;基于FPGA的H.264幀內(nèi)預(yù)測實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化[J];計算機(jī)工程;2012年07期

5 裴曉航;何頌頌;;基于龍芯3B的H.264解碼器的向量化[J];電子技術(shù);2010年10期

6 吳斌;郭樹旭;王明江;陳玫玫;鄭凡;;一種可重構(gòu)的H.264幀內(nèi)預(yù)測硬件結(jié)構(gòu)[J];微計算機(jī)信息;2009年03期

7 劉淳;楊波;沈萌;門愛東;;基于背景檢測技術(shù)的H.264運(yùn)動估計優(yōu)化方案[J];電視技術(shù);2009年S2期

8 史凱;雒江濤;;基于H.264的視頻會議芯片選型[J];電視技術(shù);2008年03期

9 周志立;阮秀凱;;基于H.264的碼率控制的改進(jìn)方法研究[J];浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2008年05期

10 王原麗;熊瑋;;H.264幀內(nèi)預(yù)測數(shù)據(jù)用于圖像分析的可行性探索[J];武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2008年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李敬磊;何晶;許信玉;;H.264解碼器中幀內(nèi)預(yù)測的硬件實(shí)現(xiàn)[A];圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用2009——第四屆圖像圖形技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 王小莉;徐祗慧;韓玉兵;;基于ρ域的H.264碼率控制研究與改進(jìn)[A];第18屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2009）、第5屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2009）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2009）論文集[C];2009年

3 劉暢;祝烈煌;楊昊;王宏遠(yuǎn);王龍顏;;一種視覺質(zhì)量可控的H.264選擇性視頻加密方案[A];2010年全國通信安全學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

4 朱紅麗;;H.264中亞像素運(yùn)動估值的快速算法[A];中國儀器儀表學(xué)會第九屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

5 魯小兵;肖創(chuàng)柏;;H.264運(yùn)動估計搜索窗口的動態(tài)調(diào)整算法[A];圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用2009——第四屆圖像圖形技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

6 付先平;梁德群;;基于視頻對象的H.264運(yùn)動估計方法[A];第十二屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

7 李振亞;宋建斌;李波;;一種采用混合搜索模式的H.264運(yùn)動估計快速算法[A];第四屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

8 馬蔚鵬;楊樹元;高麗;裴朝科;;H.264的多參考幀快速選擇算法[A];第十四屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會(CCSP-2009)論文集[C];2009年

9 王琪;王萍;;一種基于頻域系數(shù)的H.264的子塊幀內(nèi)預(yù)測算法[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機(jī)交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

10 張龍;何晶;許信玉;;H.264解碼器中反變換的硬件實(shí)現(xiàn)[A];圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用2009——第四屆圖像圖形技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊金;H.264可伸縮視頻編碼碼率控制算法研究及其應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2011年

2 鄭兆青;用于H.264視頻編碼的運(yùn)動估計VLSI結(jié)構(gòu)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

3 劉兆廣;H.264視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)及可分級編碼技術(shù)的研究[D];山東大學(xué);2008年

4 鄭雅羽;基于視覺感知的H.264感興趣區(qū)域編碼研究[D];浙江大學(xué);2008年

5 蔣煒;H.264到HEVC視頻轉(zhuǎn)碼技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

6 崔子冠;基于率失真模型的H.264碼率控制技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

7 宋廣華;3D H.264視頻無失真漂移隱寫算法研究[D];華中科技大學(xué);2014年

8 張淑芳;基于H.264的視頻編碼快速算法及復(fù)雜度—失真模型研究[D];天津大學(xué);2007年

9 馮杰;基于H.264壓縮域的視頻分割與特征提取方法研究[D];浙江大學(xué);2009年

10 李曉峰;基于H.264擴(kuò)展的可伸縮視頻編碼的傳輸技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉亞婷;X-DSP中H.264編碼器加速模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 程開洋;基于H.264視頻信息隱藏功能的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];河南大學(xué);2018年

3 聶乾開;基于幀內(nèi)預(yù)測的H.264視頻隱寫方法研究[D];暨南大學(xué);2018年

4 錢立云;基于優(yōu)化系數(shù)匹配的3D H.264視頻隱寫算法研究[D];華中科技大學(xué);2016年

5 李毓強(qiáng);基于H.264和流媒體的嵌入式多路網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];南京郵電大學(xué);2016年

6 黃子恩;基于H.264視頻解碼的片上網(wǎng)絡(luò)自相似性的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

7 諶亮;H.264幀內(nèi)預(yù)測優(yōu)化方法研究[D];南京大學(xué);2012年

8 吳汶泰;基于FPGA的H.264幀內(nèi)預(yù)測并行設(shè)計與優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 金文虎;基于H.264的立體視頻傳輸協(xié)議和服務(wù)器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];天津大學(xué);2010年

10 周濤;基于H.264的無參考視頻質(zhì)量評估方法的研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

本文編號：2807923