在移动设备领域,面向实时视频处理的应用越来越多,视频分辨率也由标清向高清延伸。近年发布的移动端产品均开始支持最新编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)格式视频的播放和录制,预示着HEVC将逐渐在移动设备中普及。实时的视频编码是一个计算密集型的过程,会占用大量的运算资源,并产生巨大的功耗。HEVC与上一代H.264编码标准相比,编码更加复杂,对移动设备在支持视频应用的持续时间方面带来了更大的挑战。因此,实现面向移动计算的基于HEVC的低复杂度、低功耗的实时编码是一个重要的研究方向。本文研究HEVC中计算量最大的运动估计模块的低复杂度算法及其电路设计与实现。在低复杂度的算法选择方面,将调研的算法集成到HEVC的软件仿真模型中进行测试。与全搜索算法相比,预测型六边形搜索算法、1比特变换算法、格雷码变换算法的图像PSNR分别降低了5.51%、46.51%、49.55%,最终选择预测型六边形搜索算法进行电路设计。同时,本文采用舍弃8位像素比特中最低2位的方式来降低功耗,通过算法仿真,舍弃最低2比特后,图像PSNR损失只增加了0.39%。在电路结构的设计中,根据预测型六边形搜索算法在支持HEVC中的可变块运动估计的数据流特点,采用在PE阵列中广播参考像素阵列的方式实现数据复用,有效降低了电路的设计复杂度。使用SMIC65nm工艺实现所设计的电路,最高工作频率可达250MHz,电路逻辑消耗110K门,功耗为58.38mW,能够满足高清视频(1920×1080,30帧/秒)在平均搜索次数下的实时编码要求。