H.264和AVS通用视频解码芯片关键模块研究与设计

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H.264是目前最新的国际视频编码标准。AVS是中国最新的音视频编码标准。AVS标准与H.264标准具有类似的技术框架,都采用了变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测、环路滤波等先进技术。因此,符合H.264标准的解码器和符合AVS标准的解码器在结构上具有很大的相似性。论文研究的主要内容是H.264和AVS通用视频解码器中熵解码、帧内预测和反变换三个关键模块的设计。  本文首先对H.264和AVS两个标准中采用的关键技术做了详细的介绍和深入的分析,设计了通用的解码器的体系结构。其次,研究比较了H.264和AVS两个标准中所采用的熵编码算法,根据两种标准的熵解码算法的相似性,设计了能够支持H.264和AVS双标准中除了CABAC外的所有熵编码算法的熵解码器。熵解码器是整个视频解码器的关键部分,其解码速度直接影响到整个解码器的解码操作的实时性,在解码CAVLC过程中设计了一种新的码表查找硬件电路结构,这种结构极大改善了整个熵解码器的解码速度。在深入研究H.264和AVS采用的各种帧内预测算法基础上,设计了通用帧内预测模块。该模块的核心是一个并行算术运算单元,这种结构提高了解码速度,达到了资源的最优化利用。最后,根据H.264和AVS反变换运算的特点,设计了一个优化的通用反变换硬件结构。通过采用一个可配置的存储阵列来实现运算过程中数据的存储和转置操作,提高了解码速度。  论文完成了对符合H.264和AVS标准的通用视频解码芯片的体系结构的设计。完成了通用解码芯片中熵解码、帧内预测、反变换三个关键模块的VLSI设计。本文对设计的模块进行了仿真和综合。仿真和综合的结果表明所设计的电路达到了设计要求。
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