视频解码逆量化和逆变换的可重用IP设计研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:scotty_zhao
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在我国多媒体市场上MPEG-2、H.264和AVS是主流的视频编码标准,H.264压缩效率最高并具有广泛的适应性;AVS是具有接近H.264性能并具有中国自主知识产权的视频编码标准;MPEG-2是数字电视和DVD等普遍应用的较早的视频标准,有丰富的节目源。因此,设计适合上述三个标准的视频解码芯片具有很重要的市场价值。逆变换和逆量化是视频解码芯片中的重要模块,本文致力于设计一种适用于MPEG-2、H.264和AVS标准的逆变换和逆量化可重构IP核,为实现多标准解码SoC设计提供IP资源。本文首先介绍了MPEG-2, H.264和AVS标准的编解码框架,重点介绍了三种标准的逆变换和逆量化算法。在MPEG-2中的IDCT变换有多种快速算法,本次设计采用Loeffler算法。H.264和AVS中的块变换为4×4ICT或8×8ICT。分析了三个标准中逆变换和逆量化的异同点,在此基础上设计了适合这三种标准解码的逆变换和逆量化的硬件架构及其IP核。采用可重构设计思想设计了适合三个标准的可重构的逆变换模块和逆量化模块的架构,即采用同一个架构,复用其中共用的电路,配置每个标准中不同的部分电路来实现每个标准的逆变换和逆量化。使用硬件描述语言实现了这两个模块并进行了仿真和验证。使用ISE工具,选用XC4VLX100FF1513-10芯片,对逆变换和逆量化模块进行综合得到网表文件,结果表明设计的逆变换和逆量化模块可以工作在100MHz左右。本文还运用低功耗设计方法对设计的逆变换和逆量化模块进行了功耗优化。由于实际输入数据中有很多零数据,对于零数据可以进行旁路减少逻辑电路的工作。为了减少时钟路径上的功耗,采用了门控时钟技术以及时钟管理方法。为了进一步减少功耗,采用了电源管理的思想设计了电源管理模块。使用Synopsys推荐的功耗估计方法,工具是power compiler。将门级仿真产生的VCD(Value Change Dump)文件反标到网表中,再得到比较准确的功耗估计。逆变换模块经过功耗优化后约下降了23%。
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