基于MPEG-4的高性能運動估計-補償結構的研究與設計.pdf

1、為了滿足在互聯(lián)網(wǎng)流媒體環(huán)境下對多媒體信息編碼方法的需求,運動圖像專家組于2000年10月份制定了MPEG-4 Amendment 4.編碼器一直是編碼壓縮標準中的核心環(huán)節(jié),而運動估計/補償作為消除視頻序列間時間冗余的有效手段早已在一系列編碼壓縮標準中廣泛采用,成為整個編碼器的核心部件.本文正是致力于流媒體環(huán)境下基于紋理圖象的MPEG-4運動估計/補償電路的設計與研究.在回顧了MPEG-4及相關標準的基礎上,論文首先對運動估計/補償技術進

2、行了介紹.論文從運動估計的算法、VLSI結構和設計方法學三個方面分別綜述了運動估計電路的國內外發(fā)展現(xiàn)狀,并簡要的介紹了運動補償?shù)脑?在Hsieh提出的type I脈動陣列運動估計結構的基礎之上,論文進行了改進,以提高陣列的工作效率.針對陣列中搜索區(qū)域象素數(shù)據(jù)的片內緩存,論文提出了一種基于可擴展的緩存結構.針對8×8塊的整象素運動估計,論文也提出了基于數(shù)據(jù)廣播方式的一維陣列結構.在此基礎之上,論文對基于上述一維和二維混合陣列結構的MPE

3、G-4 ASP@L5整象素運動估計電路進行了行為描述,并在SoC平臺的支持下完成了功能驗證.采用0.25μm CMOS工藝,完成了該電路的VLSI設計.在此基礎上,通過合理的數(shù)據(jù)組織,提出了基于三個片內緩存方案和并發(fā)流水執(zhí)行策略的MPEG-4 ASP@L5半象素運動估計電路結構,并通過仿真驗證了其功能的正確性.接下來,論文針對基于FSBM算法的高性能運動估計陣列構展開了研究.在H.Yeo和Y.H.Hu提出的六層Do循環(huán)嵌套FSBM算法的

4、基礎上,通過等效的數(shù)學變換方法,得到了一種新的兩層Do循環(huán)嵌套FSBM算法.在此基礎之上,通過數(shù)學推導和證明,得出了上述算法的局部化規(guī)律,并采用單賦值語句得到了該兩層Do循環(huán)嵌套FSBM算法的局部化描述.在上述兩層Do循環(huán)嵌套FSBM算法的基礎上,通過直接映射,得到了一種基于p=kN(k≥l,-p≤m,n≤p)的幀級流水陣列結構.該結構完全消除了數(shù)據(jù)廣播操作,取得了接近100％的硬件利用率.為了獲得更高的圖象質量,MPEG-4在運動補償