基于FPGA的AVS幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)及碼率控制研究.pdf

1、為了推動(dòng)中國(guó)視頻技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)于2002年6月成立了“數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組”，聯(lián)合國(guó)內(nèi)從事數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，制定具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)一一AVS標(biāo)準(zhǔn)。AVS標(biāo)準(zhǔn)具有性能高、復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。 根據(jù)與上廣電(SVA)合作的電子信息產(chǎn)業(yè)部專項(xiàng)基金項(xiàng)目組的安排，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高清的AVS編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)和碼率控制兩部分的硬件算法設(shè)計(jì)。本文針對(duì)AVS

2、編碼器中幀內(nèi)預(yù)測(cè)和碼率控制模塊的算法復(fù)雜度的評(píng)估，算法特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)相應(yīng)的易于硬件實(shí)現(xiàn)的算法，并在幀內(nèi)預(yù)測(cè)硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，以提供編碼器所需要的實(shí)時(shí)高清性能。 幀內(nèi)預(yù)測(cè)部分，從算法級(jí)到結(jié)構(gòu)級(jí)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。在算法級(jí)上，由于色度塊的預(yù)測(cè)模式Plane模式是最復(fù)雜、最消耗資源的，因此去除這種模式。并且綜合衡量實(shí)現(xiàn)所需消耗資源以及算法性能，最終選擇SATD作為模式判決，算法性能基本上相同于參考模型。在結(jié)構(gòu)級(jí)上，采

3、用五路并行統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)和主控制器的歸一化，并提出一種新的編碼次序、ping-pong結(jié)構(gòu)等，以減少硬件資源的占用，提高時(shí)鐘工作頻率。整個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)占用11750個(gè)Slice，時(shí)鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，完全滿足高清實(shí)時(shí)編碼器的要求。 碼率控制是視頻壓縮編碼的一個(gè)重要部分，本文針對(duì)AVS的碼率控制算法在幀級(jí)比特分配上的不足，提出了一種改進(jìn)的幀級(jí)碼率控制算法。利用視頻中各圖像的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)性實(shí)現(xiàn)了幀級(jí)比特分配，并且采用跳幀策略來(lái)防止