基于FPGA的AVS編碼器中幀內預測和環(huán)路濾波模塊的設計與實現.pdf

1、隨著信息技術和數字信號處理技術的發(fā)展,多媒體視頻壓縮技術的應用得到了快速發(fā)展。視頻圖像壓縮技術因此得到了越來越多的重視。AVS標準是我國提出的第一個具有自主知識產權的音視頻編解碼標準,它主要應用于標準清晰度電視(SDTV)、高清晰度電視(HDTV)以及諸多視頻處理領域。與H.264/AVC相比,AVS具有諸多優(yōu)點,比如:知識產權清晰、編解碼算法復雜度相對簡單、視頻壓縮性能優(yōu)越等。AVS標準采取了大量的新技術,包括:幀內預測、可變塊大小的

2、運動補償、1/4像素精度插值、反整數余弦變換和上下文自適應二進制算術編碼等。AVS標準是一套由系統(tǒng)、視頻、音頻、媒體版權管理等構成的的完整標準體系,能提供全面的音視頻編解碼解決方案。
　　 本課題是基于FPGA的AVS編碼器中幀內預測和環(huán)路濾波模塊的設計與實現。采用的硬件平臺是Xilinx公司的Virtex-5系列XC5VFXl00T FPGA。首先簡要介紹了AVS標準和FPGA的基本知識,之后著重討論、設計了AVS標準中幀內預

3、測和環(huán)路濾波算法及其硬件實現方法。并對該設計進行了仿真驗證,最終在FPGA上實現其功能。
　　 本文首先對AVS幀內預測算法進行了優(yōu)化設計,針對亮度預測部分提出了一種快速有效的幀內預測模式快速選擇算法,并對快速算法進行了進一步簡化,去除了arctan()、除法等不適合FPGA硬件設計的復雜運算。并針對改進算法,對亮度預測模塊進行了硬件實現設計。色度預測部分則采用基于流水線技術的硬件設計方法,提高了編碼效率。此外,對預測塊求取單元

4、的硬件設計也做了諸多工作與改進。并通過仿真、驗證及上板測試,證明了該設計的有效性、可行性及正確性。通過驗證證明,本設計模塊占用了XC5VFXl00T FPGA中近10％的資源,工作頻率可達146MHz,滿足了實時高清編解碼的要求。
　　 在AVS環(huán)路濾波算法基礎上,本文提出了一個更有效的硬件實現結構。對邊界濾波順序進行了改進優(yōu)化,采用了垂直邊界和水平邊界交叉濾波的濾波順序。在設計中增加了部分存儲器的使用,保存中間數據,可以減少系