基于H.264帧间预测解码的研究及高效VLSI实现

论文摘要

随着通信和计算机技术的迅猛发展,人类进入了全新的多媒体时代。作为多媒体中最重要、最具表现力和最复杂的部分,数字视频在信息社会中发挥着越来越重要的作用。同时,视频传输与处理成为学术界和工业界研究的热点。H.264是联合视频工作组（JVT: Joint Video Team）开发的最新一代的视频压缩标准,代表了目前视频编码领域的最高成就。在混合编码架构的基础上,H.264对很多关键部分进行了重大改进,包含了许多新特征,如高精度、多参考帧的运动估计与补偿、高效的熵编码等。在编码质量和压缩比上比原有的视频编码标准都有了明显的提高。在相同的视觉感知质量上,编码效率比H.263和MPEG-4提高了50%左右,并且有更好的网络友好性。从总体上说,H.264性能的改善是建立在增加复杂性和实现成本的基础上的。其中,帧间预测解码部分是H.264解码端的主要的访存和计算瓶颈,相对于以往的标准难度增加了很多,其结构设计是否高效直接影响其解码实时性。本文的核心工作就是在深入研究H.264帧间预测技术的基础上,采用三级流水线实现了帧间预测解码的VLSI设计。仿真及在H.264解码器中的实际应用证明这一设计完全能够满足H.264标准下的实时解码要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 视频编码原理及方法
• 1.2.1 视频编码原理
• 1.2.2 视频编码方法
• 1.3 视频编码标准概述
• 1.4 研究内容以及论文结构
• 第二章 H.264 视频编解码介绍
• 2.1 H.264 视频编解码标准介绍
• 2.1.1 视频编码概念
• 2.1.2 名词解释
• 2.1.3 H.264 的特点
• 2.2 H.264 编解码器结构
• 2.2.1 H.264 编码器
• 2.2.2 H.264 解码器
• 2.3 H.264 提高编码效率的技术特点
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.3 整数变换与量化
• 2.3.4 去方块滤波
• 2.3.5 熵编码
• 2.4 本章小结
• 第三章 帧间预测解码处理原理
• 3.1 概述
• 3.2 MV 分量及参考索引获取
• 3.2.1 亮度MV 预测获取
• 3.2.2 P 片、SP 片中跳跃宏块亮度MV 获取
• skip、B_Direct₁6×16、B_Direct₈×8 的亮度MV 预测获取'>3.2.3 B_skip、B_Direct₁6×16、B_Direct₈×8 的亮度MV 预测获取
• 3.2.4 色度MV 获取
• 3.3 帧间预测像素解码处理
• 3.3.1 参考图像选择处理
• 3.3.2 分像素内插处理
• 3.3.3 加权像素预测处理
• 第四章 基于H.264 帧间预测解码的VLSI 实现
• 4.1 引言
• 4.2 帧间预测解码整体硬件架构
• 4.3 MV 分量及参考索引获取计算
• 4.4 参考图像矩阵选择处理
• 4.5 分像素内插和加权预测处理
• 4.6 性能分析及实现结果
• 4.7 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果