文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
一种基于AVS标准的运动补偿解码器的硬件架构设计
姓名:胡力
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:郑世宝
20051201
上海交通大学硕士学位论文
一种基于 AVS 标准的运动补偿解码器的硬件架构设计
摘要
AVS 标准是数字音视频编解码技术标准工作组(AVS 工作
组)制定的数字音视频编码标准。就编码效率来说,AVS 的编
码效率与标准相当,比 MPEG-2 标准提高了 2 倍左
右。因此,其运算复杂度较 MPEG-2 大为增加,再加上实际应
用环境中实时运算的限制,它对硬件实现提出了巨大的挑战。
本文致力于提出一种基于 AV S 标准的运动补偿解码器的硬件架
构设计。
论文粗略介绍了视频压缩标准的发展及其关键技术。详细
介绍了 AVS 标准的技术特征,以及 AVS 中的档次和级别。
为了对整个解码端的运动补偿有所了解,论文首先对解码
端主要的运动补偿算法进行了介绍。这些算法主要有:参考图
像的选择、运动矢量的导出和插值处理。
为了得到高效的 AVS 运动补偿解码系统,论文接着利用
RISC 模型对系统的复杂度进行了分析,包括运算复杂度和空
间复杂度分析。同时,为了使系统能够达到规定的各种要求,
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以 1/4 像素精度插值模块为例提出了应用于不同运算引擎的三
种架构优化模型。
通过系统复杂度的分析,论文提出了 AVS 运动补偿解码系
统所采用的架构模型。在此基础上,针对标准中的不同算法,
本论文将 AVS 运动补偿解码系统分为运动矢量产生单元、预测
单元、重构单元这 3 个主要的运算单元,并通过公用存储器和
本地存储器分离的方式,简化了数据通路的设计。
论文提出了一种针对 AV S 标准中运动矢量产生算法的硬件
实现架构。该架构兼顾时间相邻块模式和空间相邻块两种模式
下运动矢量的产生,同时设计了两个运动矢量缓存器,以减少
总线数据对该模块单元的数据响应。
论文设计了一个专用的并行处理架构来对 1/4 像素精度插
值运算进行加速。论文提出的处理架构可以针对不同的配置计
算出不同位置的像素。这种方案兼顾处理速度和实现代价两方
面考虑,硬件实现效率较高。同时,针对帧间预测存储器带宽
要求较高的特点,设计了合理的参考帧数据缓冲器架构。
论文在完成理论分析和实验的基础上,提出了一个完整的
AVS 运动补偿解码器系统设计方案。对其中运动矢量产生单
元、预测单元、重构单元等关键算法都做了硬件设计和研究,
形成了部分 IP,部分模块已经通过仿真和验证,效果良好。具
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有较强的理论和实践意义。
关键词: AVS 标准,运动补偿,硬件架构,解码
A HARDWARE ARCHITECTURE DESIGN OF
PENSATION DECODER FOR AVS
ABSTRACT
AVS is digital audio/video coding standard which is
established by the Audio Video Coding Stand Working Group of
China(AVS working group in short). As for the coding efficiency,
the coding efficiency of AVS is equal with , however,
the former is as two times better than that of MPEG-2. Therefore,
plexity of AVS is greatly large than that of
MPEG-2. Furthermore, for some real-time applications, the
putational characteristics will lead to great
challenges for today’s hardware implementation. In this paper, we
propose a hardware architecture design of AVS motion
compensation decoder.
Briefly introduction of development of pression
standards and the key techniques is presente