“魂芯”DSP HEVC運動估計的實現(xiàn)及存儲器訪問優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著高清分辨率(HD)和超高清分辨率(UHD)應(yīng)用逐步走進(jìn)人們的視野，視頻壓縮技術(shù)受到了巨大的挑戰(zhàn)。此外，高清和超高清視頻需要更高的帶寬傳輸和更大容量來存儲。因此，這一問題仍然是近年來研究的主題。為了解決這些問題，視頻編碼的聯(lián)合協(xié)作團(tuán)隊(JCT-VC)在2013年1月推出了繼承H.264/AVC視頻編碼的高效視頻編碼(HEVC)標(biāo)準(zhǔn)。與H.264/AVC相比，HEVC在保證視頻質(zhì)量相近的情況下，壓縮率可提高一倍。幀間預(yù)測是視頻壓

2、縮編碼中的一個主要模塊，其主要包含有:運動估計與運動補償兩個部分。其中運動估計算法是視頻編碼幀間預(yù)測算法中的一項關(guān)鍵技術(shù)，對視頻編碼性能有非常重要的影響。在最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.265／HEVC中，提出了使用DCT插值濾波器(DCTIF)進(jìn)行亞像素插值的運動估計，但是計算復(fù)雜度較大，尤其對于高分辨率和超高分辨率的視頻編碼應(yīng)用。BWDSP是由中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所研制，可廣泛運用于各種高性能計算領(lǐng)域，如雷達(dá)、電子對抗、精確制導(dǎo)

3、、通信保障、圖像處理等信號處理領(lǐng)域。本文在BWDSP平臺上實現(xiàn)基于循環(huán)Buffer的HEVC亞像素運動估計，并對其進(jìn)行了代碼級優(yōu)化。論文的主要工作與新意點如下:
　　1.運動估計由整像素運動估計和亞像素運動估計兩個部分組成，算法復(fù)雜度高，運算量大。在整像素運動估計和亞像素運動估計的率失真代價計算過程中，分別采用了SAD和SATD的運動估計匹配準(zhǔn)則。本文結(jié)合BWDSP的體系結(jié)構(gòu)，運用BWDSP指令集對運動估計過程中的高密集度數(shù)據(jù)計算

4、部分SAD、SATD以及亞像素插值部分進(jìn)行了匯編指令級優(yōu)化。同時，利用相關(guān)指令對拉格朗日乘子λ進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后，基于BWDSP平臺上的HEVC運動估計部分相比于優(yōu)化前的時鐘周期數(shù)有了大幅度的減少。提高了編碼器性能。
　　2.HEVC編碼需要很大的數(shù)據(jù)吞吐率，由于BWDSP芯片有限的片內(nèi)存儲空間，參考幀和重建幀都需要存儲在片外存儲器中，因此在處理過程中要用DMA把大量的片外數(shù)據(jù)先行傳輸?shù)狡瑑?nèi)，再對其進(jìn)行訪問。文中采用循環(huán)Buffe