基于fpga的h.264幀內預測并行設計與優(yōu)化

1、西安電子科技大學碩士學位論文基于FPGA的H.264幀內預測并行設計與優(yōu)化姓名：吳汶泰申請學位級別：碩士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導教師：宋彬201201目錄A b s t r a c tH ．2 6 4h a sb e c o m e t h em o s tm a i n s t r e a mv i d e oc o m p r e s s i o ns t a n d a r dw h i c hs h o w sg o o d n

2、 e t w o r ka f f i n i t y i n b i t r a t e ．H o w e v e r ，H ．2 6 4 i s a b l e t o g e t s u c h s u p e r i o rp e r f o r m a n c ed u et ot h ec o n t r i b u t i o no f s i g n i f i c a n ti n c r e a s eo f c o

3、 m p u t i n gc o m p l e x i t y ,w h i c hi sa b o u tt h r e e t i m e sa sH ．2 6 3 ．A sr e c e n tg r o w t ho f i m a g eq u a l i t yr e q u i r e m e n t s ，D S P ’sp r o c e s s i n gp o w e rb e c o m e so u t a

4、 te l b o w si nt h ef a c eo f H i g hD e f ' m i t i o no r e v e nU l t r aH i l g hD e f i n i t i o n v i d e o s o u r c e s ．T h em o s tp a r t i c u l a rc h a r a c t e r i s t i c o fF P G Ai sp a r a l l

5、e l p r o c e s s i n g a b i l i t y , b e s i d e s ，F P G A h a s q u i t es t r o n g a b i l i t y o np r o c e s s i n gc o m p l e x l o g i c ，a n d i t i s r i c h i n I ／0 a n d l o g i c r e s o u r c e s ．D u

6、 r i n g t h e c o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fl a r g es c a l ei n t e g r a t e dc i r c u i t , t h es i z eo fF P G A l o g i cr e s o u r c eg r o w se v e nl a r g e rw h i l et h ec o s tf a l l s ，t h

7、 ev i d e oi m a g ep r o c e s s i n gb a s e do nF P G A g r a d u a l l yb e c o m e s t h ef o c u s o f r e s e a r c h ．T I l i s p a p e r p r o p o s e d a l li n t r ap r e d i c ta r c h i t e c t u r eo f m o

8、d e p a r a l l e lc o m p u t e ( M P C )b a s e do nt h es y s t e m a t i ca n a l y s i so f t h ek e y t e c h n o l o g y o f H ．2 6 4 ．T h i sa r c h i t e c t u r ec a l la v o i dr e p e a t e d c o m p u t a t

9、i o no ft h e i n t e r m e d i a t e v a l u e s b ya n a l y z i n g a l l t h e 9i n t r ap r e d i c t i o nm o d e s a tt h es a m et i m e ，b o t hs i m p l i f i e dt h ei n t r a p r e d i c t i o n ，a n dr e d u

10、 c et h ec o n s u m p t i o no fr e s o u r c e s ．T h e s y n t h e s i sa n ds i m u l a t i o n r e s u l t s o nt h e x c 5 v l x 3 3 0 th a r d w a r ep l a t f o r m s h o wt h a t ，t h i s a r c h i t e c t u r e

11、U S e Su p2 0 17 7s l i c er e g i s t e r s ，3 5 4 7 5L U T s ，a n d 10 2 2 3 S l i c e s ．Ⅲs a r c h i t e c t u r e i S a b l e t o r e a c h t h e h i g h e s t w o r k i n gf r e q u e n c yo f2 19 M H z , a n de v

12、e r ym a c r o b l o e k t a k e s 6 5 7c y c l e s t o b e p r e d i c t e d ．A c c o r d i n g t o t h e 10 0 M H z o ft h ew o r k i n g f r e q u e n c yo ft h e w h o l e e n c o d e r , t h i sa r c h i t e c t u r

13、 ea c h i e v e slO S O p @ 1 8 f p s ．B a s e d o n t h e a b o v e s c e n a r i o ，t h i s p a p e r f u r t h e r p r o p o s e s a n i n t r a p r e d i c ta r c h i t e c t u r e o f m a c r o b l o c k p i p e l i

14、 n e d p r o c e s s ( M P P ) ，w h i l e f i n a l l y a c h i e v e s am a c r o b l o c k p i p e l i n e d a r c h i t e c t u r e o fd e g r e e 2 ．T h e a r c h i t e c t u r e p r o c e s s e s t w om a c r o b l

15、o c k sw i t h o u td a t ad e p e n d e n c i e sa to n e t i m e ，i t s r e s o u r c ec o n s u m p t i o ni n c r e a s en e a r l y 1 5 ％，w h i l e t h e p r e d i c t i o n t i m er e d u c e d a b o u t5 0 ％c o m

16、p a r e d t o t h eM P Ca r c h i t e c t u r e ．1 1 1 es y n t h e s i z e a n ds i m u l a t i o n r e s u l t so n t h ex c 5 v l x 3 3 0 t h a r d w a r e p l a t f o r ms h o w st h a tt h eh i g h e s tw o r k i n

17、gf r e q u e n c yo f t h ea r c h i t e c t u r ei s 18 6M H z ，e v e r yt w om a c r o b l o c k sn e e d7 10 c y c l e s t ob e p r e d i c t e d ，w h i c hm e a n se a c h m a c r o b l o c k o n l yn e e d3 5 5 c y

18、c l e s ．A c c o r d i n gt ot h e1 0 0M H z o f t h ew o r k i n gf r e q u e n c yo f t h ew h o l ee n c o d e r ，t h i sa r c h i t e c t u r eC a na c h i e v el0 8 0 p @ 3 O f p s ，w h i c hs u p p o r t sr e a l -