AVS全I幀解碼器基于SystemC的實現(xiàn).pdf

1、隨著數(shù)字圖像處理和計算機網(wǎng)絡等技術的發(fā)展，人們對信息交流的方式和質(zhì)量均有了全新的需求，對于數(shù)字視頻及圖像傳輸業(yè)務的需求也隨之大幅度增加。由于視頻圖像數(shù)據(jù)量大，采用原始數(shù)據(jù)傳輸需要占用大量的帶寬，因此視頻圖像壓縮成為首要解決的關鍵問題。 我國于2002年6月成立了“數(shù)字音視頻編解碼技術標準工作組”，聯(lián)合國內(nèi)從事數(shù)字音視頻解碼技術研發(fā)的科研機構和企業(yè)，制定具有我國自主知識產(chǎn)權的數(shù)字音視頻編解碼標準——AVS標準。2003年底完成的A

2、VS標準具有性能高、復雜度低等優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。AVS視頻壓縮標準為了得到良好的編碼增益，一些由于實現(xiàn)復雜度太高而在過去的標準沒有采用的工具在AVS中也被大量采用，使其編碼效率較MPEG-2標準提高了兩倍左右，同時AVS視頻標準也充分考慮了編解碼計算的復雜度，在很多方面采用了較簡化的計算模式，因此在計算復雜度方面比H.264低。 隨著大規(guī)模集成電路技術的進步和制造工藝的提高，使得復雜的電子系統(tǒng)可以被集成在單一芯片上。隨著

3、SoC的發(fā)展，傳統(tǒng)的硬件設計方法已不能滿足硬件系統(tǒng)設計的需要，1999年9月，微電子業(yè)內(nèi)的一些一流的EDA公司、IP提供商、半導體制造商以及內(nèi)嵌式軟件設計公司在加利福尼亞州Saint Jose舉行的“內(nèi)嵌式系統(tǒng)會議”上，聯(lián)合推出了基于C++的系統(tǒng)設計語言——SystemC。SystemC通過在C++里面添加一個新庫，可用來同時定義軟件成分和硬件成分，以便于實現(xiàn)無縫的軟硬件協(xié)同仿真，還便于將系統(tǒng)級設計逐步細化至用于綜合的寄存器傳輸級。

4、 論文總結了視頻壓縮標準以及硬件設計流程的發(fā)展歷史。詳細介紹了AVS視頻壓縮標準的發(fā)展、主要技術特征以及其與H.264的比較。同時詳細介紹了SystemC的產(chǎn)生背景，以及SystemC作為硬件描述語言在硬件設計方面的流程和優(yōu)勢。 為了得到高效的AVS全I幀解碼系統(tǒng)，論文其后對AVS視頻壓縮算法進行了分析，提出了各個模塊適合硬件實現(xiàn)的并行算法或優(yōu)化算法。在此基礎上，針對標準中不同部分的不同實現(xiàn)，本論文將AVS全I幀解碼系統(tǒng)分為

5、變長碼解碼模塊、整數(shù)逆變換和逆量化模塊、幀內(nèi)預測補償模塊等三個主要的運算單元，并通過運算單元的可重構設計，簡化了解碼器的實現(xiàn)。 論文設計了AVS變長碼解碼器中的指數(shù)哥倫布碼解碼器，此解碼器的結構能夠比較容易的檢測出指數(shù)哥倫布碼字的長度，從而確定碼字的邊界。同時使用桶形移位寄存器對每次待解碼的碼字進行重新排列，保證了解碼的正確性。 論文提出了一種AVS逆變換和逆量化運算處理器。用一個一維的整數(shù)變換單元來實現(xiàn)二維變換，在設計

6、中同時對8x8的整數(shù)變換算法進行了優(yōu)化，采用了快速算法，大大簡化硬件實現(xiàn)的復雜度，節(jié)約了運算時間。 論文提出了一種可重構的并行結構的AVS幀內(nèi)預測解碼器。將所有并行運算單元集中到一個運算子模塊中，在不同的模式下分別對這個運算子模塊的輸入數(shù)據(jù)進行控制，從而實現(xiàn)預測器的可重構設計。同時，采用了8個相同結構的并行模塊提高處理能力，可同時輸出一行8個像素點的預測值。 論文在完成理論分析的基礎上，在VC6.0的平臺上完成了Syst