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H.264/AVC是由国际电信联盟(ITU-T)和国际标准化组织(ISO)共同制定的新一代低码率视频压缩编码标准,具有高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点,在数字电视广播、视频实时通信、网络视频流媒体传输以及多媒体短信等各个方面的应用越来越广泛。目前,全硬件化实现H.264编码器已经成为业界的研发潮流。帧内预测和帧间预测是实现H.264编码器高压缩率和压缩质量的最关键部分,为了满足基于FPGA的H.264视频编码IP核中系统资源消耗和实时性的要求,论文主要针对帧内预测和帧间预测模块进行硬件设计。论文在深入研究H.264视频压缩编解码原理的基础上,结合FPGA和SOPC的特点,提出了一个基于SOPC的H.264编码系统架构方案。按照硬件设计思想,对帧内预测和帧间预测算法进行合理改进和优化,完成了帧内预测和运动估计模块的设计,在保证性能的前提下节省了硬件资源。论文主要包括以下内容:1、对H.264视频压缩编码关键技术进行研究,结合SOPC和流水线设计方法,构建基于SOPC的H.264编码器系统架构方案。2、进行了H.264编码系统中帧内预测模块的设计。在深入分析帧内预测原理的基础上,采用一种统一运算模型电路实现所有预测模式的预测值计算,并设计了一种4路并行的可配置结构以提高处理速度。这种方案权衡了处理速度和实现代价两个方面,硬件实现效率较高。3、进行了H.264编码系统中帧间预测模块的设计。通过对各种运动估计算法的分析和比较,采用在硬件实现复杂度和性能上有良好折中的分层准全搜索法,通过并行处理结构和流水线处理方式,对算法进行了FPGA架构设计和数据流分析,充分利用数据重用性对搜索处理阵列进行设计,在此基础上对运动估计模块的各子模块进行详细设计。这种运动估计结构在保证搜索性能的前提下,处理单元PE数更少,设计架构与全搜索法架构相比大大节省了硬件资源成本。仿真验证结果表明:论文设计的帧内预测模块和运动估计模块在工作效率和实现代价之间得到较好的权衡,在性能和资源消耗上都具有很大的优势,对基于FPGA的H.264视频压缩编码系统实现具有一定的实用价值。