本文關(guān)鍵詞：高效能H.264高清編碼器設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,H.264作為當(dāng)前主流的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),廣泛應(yīng)用于運(yùn)動相機(jī)、無人機(jī)航拍器、攝像手表等移動設(shè)備。由于移動設(shè)備的低功耗要求越來越高,本文對H.264高清編碼器進(jìn)行了低功耗設(shè)計。本文從低電壓設(shè)計和時鐘門控設(shè)計兩個方面對H.264高清編碼器進(jìn)行低功耗設(shè)計。通過研究分析,本文得出了電路效能最佳的工作電壓為0.6V,針對該近閾值電壓下電路延時增加、性能下降的情況,本文提出了一種交錯式的幀內(nèi)4x4預(yù)測方法和一種新的重建環(huán)路處理方法,并通過流水線技術(shù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)對關(guān)鍵流水級進(jìn)行優(yōu)化,減少了預(yù)測和重建環(huán)路的等待時間,提升了編碼器性能,在此基礎(chǔ)上,對編碼器關(guān)鍵路徑進(jìn)行了優(yōu)化。通過編碼器性能優(yōu)化和關(guān)鍵路徑優(yōu)化相結(jié)合的方式,解決了低電壓下編碼器性能降低的問題,完成了H.264高清編碼器的低電壓設(shè)計。傳統(tǒng)的時鐘門控方式依賴于綜合工具自動插入時鐘門控單元,這種時鐘門控方式僅減少了寄存器級時鐘的無效翻轉(zhuǎn),為了進(jìn)一步降低編碼器的功耗,本文提出了一種細(xì)粒度的時鐘門控策略,通過分析H.264編碼器不同級別電路的工作和空閑狀態(tài),分別從流水線級、模塊級以及RAM三個方面進(jìn)行時鐘門控設(shè)計。本文對H.264高清編碼器進(jìn)行了功能驗證,并給出了詳細(xì)的功耗仿真結(jié)果,最終編碼器在SMIC40nm工藝、720p@30fps下的編碼功耗為7.01mW,歸一化功耗為0.252 nJ/Pixel。
【關(guān)鍵詞】：低功耗 H.264高清編碼器 低電壓 時鐘門控
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN762
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 論文研究背景和研究意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 論文主要內(nèi)容和設(shè)計指標(biāo)11
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)11-13
• 第二章 低功耗設(shè)計常用方法13-23
• 2.1 CMOS電路的功耗組成13-15
• 2.1.1 CMOS電路的靜態(tài)功耗13-14
• 2.1.2 CMOS電路的動態(tài)功耗14-15
• 2.2 常用的低功耗設(shè)計方法15-21
• 2.2.1 低電壓技術(shù)15-17
• 2.2.2 時鐘門控技術(shù)17-20
• 2.2.3 多電壓域技術(shù)20
• 2.2.4 電源門控技術(shù)20-21
• 2.3 H.264低功耗設(shè)計分析21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 H.264高清編碼器高效能優(yōu)化設(shè)計23-47
• 3.1 H.264高清編碼器整體架構(gòu)設(shè)計23-24
• 3.2 H.264高清編碼器低電壓設(shè)計24-38
• 3.2.1 編碼器低電壓設(shè)計分析24-26
• 3.2.2 編碼器性能優(yōu)化26-36
• 3.2.3 編碼器關(guān)鍵路徑優(yōu)化36-38
• 3.3 H.264高清編碼器時鐘門控設(shè)計38-46
• 3.3.1 流水線級時鐘門控設(shè)計39-41
• 3.3.2 模塊級時鐘門控設(shè)計41-44
• 3.3.3 RAM時鐘門控設(shè)計44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 H.264高清編碼器高效能優(yōu)化驗證47-57
• 4.1 H.264高清編碼器功能驗證47-50
• 4.1.1 仿真驗證47-49
• 4.1.2 FPGA驗證49-50
• 4.2 H.264高清編碼器低電壓設(shè)計驗證50-52
• 4.2.1 性能優(yōu)化驗證50-52
• 4.2.2 關(guān)鍵路徑優(yōu)化驗證52
• 4.3 H.264高清編碼器門控時鐘設(shè)計驗證52-56
• 4.3.1 流水線級時鐘門控技術(shù)驗證與分析53
• 4.3.2 模塊級時鐘門控技術(shù)驗證與分析53-54
• 4.3.3 RAM時鐘門控技術(shù)驗證與分析54-55
• 4.3.4 時鐘門控設(shè)計效果總結(jié)55-56
• 4.4 與國外論文結(jié)果的對比56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57
• 5.2 展望57-59
• 致謝59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 作者簡介65

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本文編號：296304