本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的H.264解碼器設(shè)計

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【摘要】：隨著多媒體時代的到來,視頻成為了當今社會獲取信息的主要途徑之一。在視頻分辨率和幀率不斷提升的同時,高質(zhì)量的視頻對存儲系統(tǒng)和傳輸信道也有著極高的要求。因此對于視頻編解碼標準的選取尤為重要。為了實現(xiàn)高質(zhì)量視頻的實時解碼,本文選擇FPGA來實現(xiàn)H.264編解碼標準的解碼器設(shè)計。首先,本文介紹了H.264標準的相關(guān)概念,對比了各種解碼方式的優(yōu)缺點。分析了H.264編解碼器的結(jié)構(gòu)和流程,將解碼器分解為熵解碼器、反量化反變換解碼器、幀內(nèi)預測解碼器和幀間預測解碼器四個模塊。其次,本文對各個解碼器模塊進行了優(yōu)化。采用分組計算的方法減少了熵解碼器查表次數(shù)和遍歷深度。在反量化反變換解碼器中,將二維反變換轉(zhuǎn)化為了兩次一維蝶形運算,降低了算法復雜度。利用4個可重構(gòu)的計算單元,將幀內(nèi)預測的17個預測模式的預測計算方式統(tǒng)一,節(jié)約了資源。每個時鐘周期可實現(xiàn)4個像素的幀內(nèi)預測解碼。幀間預測解碼通過運動矢量定位參考像素的方式,內(nèi)插計算預測像素值。最后,將各個解碼器模塊通過狀態(tài)控制機整合,實現(xiàn)了各個模塊的功能。在Altrea的Cyclone IV的EP4CE40F23C8N平臺上使用Quartus II自帶綜合工具進行綜合,在Modelsim環(huán)境下進行仿真。并使用黑盒驗證的方法,以JM86為參考模型對解碼器進行了性能分析。結(jié)果表明,解碼的視頻質(zhì)量峰值信噪比都在40dB左右。當解碼器運行在最高頻率時可以完成720@30fps的視頻實時解碼。本設(shè)計能夠支持H.264的基本檔次解碼需求。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院光電技術(shù)研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.8;TN764

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