DSP可以靈活的實(shí)現(xiàn)編碼器,且X-DSP芯片主頻高、并行處理能力強(qiáng),適用于視頻圖像的處理,是實(shí)現(xiàn)H.264編碼器的理想平臺(tái)。但基于X-DSP的純軟件無法滿足視頻編碼高清實(shí)時(shí)的要求,因此設(shè)計(jì)基于X-DSP的專用視頻編碼加速模塊,利用ASIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分復(fù)雜核心的編碼算法,利用DSP實(shí)現(xiàn)部分算法,兼顧編碼器的靈活與性能。本文中利用DSP芯片特點(diǎn),以實(shí)際通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求為背景,在深入研究H.264編碼器算法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對編碼算法中計(jì)算復(fù)雜度高、數(shù)據(jù)相關(guān)性強(qiáng)、難以并行處理的核心算法進(jìn)行優(yōu)化,針對高清視頻的實(shí)時(shí)編碼要求,設(shè)計(jì)出H.264編碼器硬件加速模塊的微體系結(jié)構(gòu),主要研究工作和成果如下:1、基于H.264編碼標(biāo)準(zhǔn),本文采用H.264編碼器加速模塊的微體系結(jié)構(gòu)�；诰幋a數(shù)據(jù)流及控制流,設(shè)計(jì)訪問接口、訪問沖突控制機(jī)制,流暢實(shí)現(xiàn)算法中的“生成-消費(fèi)”。2、基于加速模塊的計(jì)算特點(diǎn),設(shè)計(jì)編碼器各模塊的硬件架構(gòu),包括幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換量化、CAVLC、CABAC、去塊濾波模塊。基于各模塊計(jì)算特點(diǎn)配置存儲(chǔ)資源。針對串行編碼,采取4路、8路并行編碼機(jī)制,提高編碼效率。針對同一數(shù)據(jù)的頻繁訪問,采取存儲(chǔ)器共享實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)用。針對多種模式選擇,采取快速判斷算法,降低模式選擇計(jì)算量。針對運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法,采取快速全搜索算法,提高搜索速度。針對讀取更新上下文時(shí)的數(shù)據(jù)相關(guān),采取兩路存儲(chǔ)器存放,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行。針對濾波順序復(fù)雜,采取分組濾波算法,解決數(shù)據(jù)相關(guān),降低控制濾波的復(fù)雜度。3、對H.264編碼器加速模塊RTL設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證與綜合,設(shè)計(jì)的加速模塊總面積為2090529 um~2,總功耗為2170 mW,關(guān)鍵路徑延時(shí)為1.59 ns。使用4種視頻序列對加速模塊性能評(píng)測,結(jié)果顯示加速模塊的編碼速度平均可以達(dá)到32幀每秒,而實(shí)時(shí)要求每秒30幀,滿足實(shí)時(shí)編碼要求,且經(jīng)加速模塊處理的圖像質(zhì)量,主觀、客觀方面都表現(xiàn)良好。將H.264編碼器加速模塊分別與FPGA-1、FPGA-2、ASIC這三種實(shí)現(xiàn)方案的編碼器在性能、面積、功耗方面做比較,結(jié)果顯示本文設(shè)計(jì)的編碼器的編碼效率高、面積較小、功耗較低。本文設(shè)計(jì)的H.264編碼器加速模塊微體系結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換量化、CAVLC、CABAC、去塊濾波等模塊的架構(gòu),為高清視頻實(shí)時(shí)編碼器的研究設(shè)計(jì)奠定重要的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN762
【部分圖文】：

否完成的反饋信號(hào)，控制是否更新宏塊，當(dāng)各個(gè)功能模塊處理完成當(dāng)前待編碼宏塊，就可以進(jìn)行宏塊的更新，具體代碼如圖 3.5 所示：圖3.5 宏塊更新代碼其中，nextallready 是宏塊更新信號(hào)，mex128eon、firon、mqsadon 等是各個(gè)功能

4×4塊SAD計(jì)算

本設(shè)計(jì)在完成 RTL 代碼后，利用模擬驗(yàn)證平臺(tái)對 H.264 編碼器進(jìn)行模擬驗(yàn)證。H.264 編碼器進(jìn)行 RTL 級(jí)仿真結(jié)果如圖 4.1 所示：圖4.1 總體仿真結(jié)果如圖 4.1 所示，其中，bursnbda 是利用總線從片外存儲(chǔ)器中讀取到的當(dāng)前宏塊的數(shù)據(jù)。dfda 是重建完輸出到預(yù)測模塊的參考數(shù)據(jù)，是在預(yù)測變換編碼完成后才開始像素重建。mqipnbregda 是輸入到幀間預(yù)測模塊的原始宏塊數(shù)據(jù)。rsdciqda 是幀內(nèi)預(yù)測采取直接預(yù)測模式的數(shù)據(jù)。rsmc_ctrlda 是編碼器的片內(nèi)存儲(chǔ)器控制數(shù)據(jù)。rstqtqda 是待掃描數(shù)據(jù)。scerlc_da 是掃描后 CAVLC 編碼需要的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。tfdfrecon_da 是輸出到重建模塊的待重建數(shù)據(jù)。tfrsnbad 是重建模塊輸出到片外的重建完成的數(shù)據(jù)。西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文

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本文編號(hào)：2807923