AVS视频解码器IP核设计研究

论文摘要

AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准,其重点解决的问题是数字音视频海量数据的编码压缩问题。AVS作为数字音视频产业“牵一发动全身”的基础性标准,为我国构建“技术→专利→标准→芯片与软件→整机与系统制造→数字媒体运营与文化产业”的产业链条提供了难得机遇。AVS解码芯片的设计是AVS产业化的核心部分,但随着超深亚微米工艺技术的成熟,集成电路设计技术已从普通规模专用芯片为主转向超大规模系统芯片(SOC)为主,传统的设计方法越来越受到严峻的挑战。主要表现在系统的集成度越来越高,使得单个芯片的复杂度成倍提高,随之而来的是设计周期无限期增加,时序的收敛问题更加棘手,从而使得IC(集成电路)的设计不能满足制造的需要。本文在此背景下,本文采用自顶向下的设计方法,研究了AVS视频解码器的IP核设计。首先通过对比各种系统建模语言,得出了采用SystemC进行系统建模的结论。之后利用SystemC在系统级进行了三个层次的系统建模:首先是行为级的建模,将系统进行了模块划分;其次是加入时序信息的系统建模,对各个模块的内部调度与接口信息进行了定义:最后对系统的并行化架构进行了分析并验证。在完成系统建模的基础上,设计并实现了AVS解码器的部分关键硬件,并对各个硬件进行了完整的测试。通过此次研究,完成了AVS视频解码器芯片设计的系统级建模和关键部件设计。总结出了一套自顶向下的芯片设计方法,对规模较大的数字系统芯片设计具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 AVS的产业价值
• 1.3 课题背景与意义
• 1.4 研究工作与内容安排
• 第二章 AVS视频标准概述
• 2.1 AVS视频编码
• 2.2 AVS编码比特流的结构
• 2.2.1 视频序列
• 2.2.2 图像
• 2.2.3 条带
• 2.2.4 宏块
• 2.2.5 8×8块
• 2.3 AVS视频解码
• 2.3.1 AVS视频解码概述
• 2.3.2 AVS视频解码流程
• 2.4 AVS关键技术特点
• 2.4.1 变换和量化
• 2.4.2 帧内预测技术
• 2.4.3 帧间预测
• 2.4.4 熵编码
• 2.4.5 环路滤波
• 2.5 小节
• 第三章 AVS视频解码器SystemC系统建模
• 3.1 系统建模原因
• 3.2 系统建模语言选择
• 3.2.1 C语言建模缺点分析
• 3.2.2 选择SystemC原因
• 3.2.3 System C设计其他语言设计比较
• 3.3 SystemC建模基础
• 3.4 系统建模
• 3.4.1 系统平台搭建
• 3.4.2 系统行为级建模
• 3.4.3 加入时序信息
• 3.4.4 系统并行化调度
• 3.5 小结
• 第四章 AVS视频解码器部分关键硬件实现
• 4.1 熵解码硬件设计与实现
• 4.1.1 k阶指数哥伦布码原理
• 4.1.2 熵解码原理
• 4.1.3 硬件设计与实现
• 4.2 IDCT硬件设计与实现
• 4.2.1 IDCT原理
• 4.2.2 IDCT设计与实现
• 4.3 帧内预测硬件设计与实现
• 4.3.1 帧内预测原理
• 4.3.2 帧内预测设计与实现
• 4.4 硬件模块的测试
• 4.5 小节
• 第五章 总结
• 5.1 论文所完成的工作与创新点
• 5.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A