视频压缩技术对于多媒体信息的存储与传输而言不仅是必要的,而且是可行的。由国际标准组织制定的一系列视频编解码标准使得视频压缩算法的应用获得巨大成功。新近的国际标准H.264和国内标准AVS(Audio Video coding Standard)就带来了高压缩率,在数字电视广播、多媒体通信等方面有着广阔的应用前景。 随着超大规模集成电路技术的飞速发展,视频编解码的芯片实现成为可能。视频编解码芯片可看作是一个由多个模块组成的系统。从是否兼容多个视频编解码标准或多种编解码算法的角度来看,实现算法的模块通常采用两种结构:专用结构和通用结构。仅适用于单个编解码标准中的一种算法的是专用结构,能兼容多个编解码标准或多种算法的是通用结构。通用结构常采用可编程和可配置两种方式实现。 论文从设计方法学的角度对视频编解码芯片中的专用结构与通用结构进行了研究,对常用的结构设计方法做了总结,并分别举例说明了阵列处理、查表、复用等设计方法的应用。论文从处理器类型、指令并行和数据分配方式三个方面介绍了通用结构的设计,还强调了专用指令集处理器和可配置通用结构的重要性。 论文以AVS视频编码芯片中的残差处理模块的实现为例,讨论了专用结构设计策略,提出了高速、高集成度的正反变换、正反量化专用结构的设计,并具体分析了硬件实现结果和处理速度。在108MHz时钟频率下,该专用结构能满足720x576@25Hz格式的视频序列的实时编码需求。 论文还提出了一种通用多核可编程视频编解码体系结构。分别在基于协处理器的通用结构和基于可配置的通用结构上实现了兼容AVS和H.264的变换和量化算法。根据硬件实现结果,论文从速度和面积两方面对专用结构和通用结构做了比较。 专用结构是基于算法与电路的最大匹配,效率高,占用硬件资源少。通用结构基于视频编解码框架的相似性,灵活性强,便于扩展,但占用硬件资源较多。一般来说,专用结构比通用结构的处理速度更快一些。 视频编解码芯片中的专用结构和通用结构各有优劣,因此应针对具体的应用来选取不同的结构。