【摘要】：隨著對信息技術(shù)的發(fā)展,視頻的清晰度逐漸提高,每一幀視頻包含的數(shù)據(jù)量也急劇上升。雖然隨著存儲設(shè)備容量的加大和傳輸設(shè)備帶寬的加寬可以一定程度上緩解視頻的存儲及傳輸?shù)膲毫?但存儲和傳輸技術(shù)的發(fā)展仍然無法匹配日益增長的視頻數(shù)據(jù)量。視頻編碼技術(shù)是對信源的原始視頻信號直接進(jìn)行壓縮處理,從根本上解決了高清和超高清視頻的存儲和傳輸壓力。近年來,我國大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),AVS2作為我國新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),較上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS壓縮性能提升一倍以上,可以有效地對高清和超高清視頻進(jìn)行壓縮。但是隨著壓縮性能的提升,也帶來了計(jì)算復(fù)雜度的增大,降低了編碼效率,難以滿足實(shí)時(shí)的需求。而隨著硬件處理能力的提高,超大規(guī)模集成電路成為高效能編碼平臺的首選之一。本文以提高編碼效率和降低計(jì)算復(fù)雜度為出發(fā)點(diǎn),從熵編碼的角度,對AVS2編碼器進(jìn)行算法和硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。本文的主要內(nèi)容包括:(1)從快速算法的角度:基于熵編碼的編碼特點(diǎn),針對率失真優(yōu)化中的碼率產(chǎn)生設(shè)計(jì)快速碼率預(yù)估的算法設(shè)計(jì)。對于不同語法元素的編碼方式擬合相應(yīng)的模型,并進(jìn)行編碼時(shí)間、輸出碼率以及峰值信噪比PSNR三方面的性能測試。測試結(jié)果表明平均編碼時(shí)間可節(jié)約30.97%,平均性能損失2.2%。(2)從硬件結(jié)構(gòu)的角度:基于算術(shù)編碼的特點(diǎn)提出了 AVS2高級熵編碼器的硬件設(shè)計(jì)框架。該設(shè)計(jì)采用并行高效設(shè)計(jì),主要包含了以下5種技術(shù):三層狀態(tài)機(jī)頂層控制技術(shù)、參考數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)、二值化算法并行化、概率模型存取管理技術(shù)和算術(shù)編碼高效流水結(jié)構(gòu)。本文采用verilogHDL硬件描述語言對每個(gè)模塊進(jìn)行RTL級電路設(shè)計(jì),并使用modelsim進(jìn)行仿真。仿真和綜合的結(jié)果表明提出的AVS2高級熵編碼器硬件結(jié)構(gòu)可在300MHz頻率下工作,滿足150Mbit/s的吞吐率,可用于1920x1080@60fps的高清視頻實(shí)時(shí)編碼領(lǐng)域。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN919.81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2793194