基于H.264视频解码器中关键技术的研究与实现

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随着3G应用的不断开发推广,用户会越来越需要更加个性化、优质化的多媒体数据服务,面对如此多样的应用,传统手机显得力不从心,而智能手机成为发展的一大趋势。智能手机的一个重要功能是对多媒体技术的支持,用户通过手机能对文字、图像、声音等信息进行处理。H.264视频编码标准以高效的编码性能,可满足多种应用需求,在视频监控、数字广播电视、视频电话等方面的应用越来越广泛。目前,许多智能手机都已经支持H.264技术。   但是,由于国外的视频压缩技术发展较早,市面上出现的大部分IP(IntellectualProperty)都属于国外公司,并且价格昂贵。这一因素也制约了国内智能手机的发展。为了解决拥有自主知识产权少的难题,本文以H.264解码芯片作为研究方向,致力于研发出成本较低,具有价格优势的解码芯片,为H.264在国内的发展做出自己的贡献。   本文主要研究了H.264解码流程,分别对熵解码、反量化反变换、帧间预测、帧内预测、去块效应滤波5个关键算法进行了介绍。然后,分析了关键算法的资源占有度,对算法的实现方案进行比较和分析,最后得出了具体的实现流程。   接着介绍了比较目前主流的系统实现方案。由于H.264解码过程中计算量大和实时性的特点,选定使用ASIC作为H.264实时解码芯片的实现方案。在此基础上,提出了本文中解码芯片的系统架构,分析了当前H.264系统的主流的流水线结构,最终采用了混合型的流水线架构。   然后,结合对去块滤波算法的分析,提出了H.264去块滤波模块的硬件设计思路:采用了混合型的滤波顺序,像素点的存储方式以及滤波过程中的存储器管理原则,五级流水线技术。通过以上的改进,提高了运算速度和数据吞吐率的同时减少占用过多的片内资源,降低了系统的功耗。根据以上思路,给出整个去块滤波系统的内部结构、功能模块划分,完成了去块滤波模块进行了RTL级设计。   最后,针对去块滤波模块采用业界最高效的VMM验证方法学中的思想来进行模块级验证。提出采取直接测试和随机测试相结合的验证方案,保证了去块滤波模块在各种场景下功能的正确性。并且,完成了基于去块滤波模块的VMM验证平台的搭建。仿真结果表明本文的去块滤波模块的功能正确,并且宏块处理速度达到了209个时钟周期/MB,满足了1280×720的实时解码的要求。
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