论文题目: 一种基于AVS标准的运动补偿解码器的硬件架构设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 胡力
导师: 郑世宝
关键词: 标准,运动补偿,硬件架构,解码
文献来源: 上海交通大学
发表年度: 2005
论文摘要: 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H.264/AVC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AVS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,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AVS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。具有较强的理论和实践意义。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
图例索引
表格索引
第一章 绪论
1.1 视频压缩标准及其关键技术概述
1.2 AVS 标准概述
1.2.1 AVS 概貌
1.2.2 AVS 标准的技术特征
1.2.3 AVS 中的档次（profile）和级别（level）
1.3 论文的内容与组织
第二章 AVS 帧间预测解码(运动补偿)的算法综述
2.1 参考图像(reference picture)的选择
2.2 运动矢量(MV)的导出
2.2.1 用空间相邻块的方法推导出运动矢量(MV)
2.2.2 用时间相邻块的方法推导出运动矢量(MV)
2.3 插值处理(interpolation processing)
2.3.1 亮度插值算法
2.3.2 色度插值算法
第三章 复杂度分析和设计方法探索
3.1 复杂度分析
3.1.1 运算复杂度分析
3.1.2 空间复杂度分析
3.1.3 各种算法特征
3.2 设计方法探索
3.2.1 架构分析与设计
3.3 本章总结
第四章 AVS 帧间解码(运动补偿)的硬件实现
4.1 整体系统架构设计
4.2 运动矢量产生单元的架构设计
4.2.1 算法分析
4.2.2 架构分析
4.3 预测单元的架构设计
4.3.1 算法分析
4.3.2 架构分析
4.3.3 性能分析
4.4 重构单元的架构设计
4.4.1 算法分析
4.4.2 架构设计
4.5 本章总结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.1.1 本文总结
5.1.2 后续工作
5.2 展望
参考文献
缩略语
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
发布时间: 2009-08-09
参考文献
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