H.264与AVS双模视频解码芯片中帧内预测模块的设计

摘要

帧内预测技术是H.264和AVS视频编解码标准的重要部分之一，它利用已重建的相邻块像素预测当前块像素，达到了很高的压缩率.本文设计了一种支持H.264和AVS双标准的帧内预测模块，此模块是整个双模视频解码芯片中的一部分. 文章首先介绍了视频编解码标准及其原理，在分析H.264和AvS帧内预测算法的基础上，提出了高效率的硬件实现方案.本设计利用两个标准在架构和算法上的共同点，采用模块复用的设计方法，大大减小了芯片面积，降低了成本，提高了市场竞争力；同时采用并行流水线技术，提高了解码的速度. 设计采用自顶向下的设计方法，首先进行系统架构设计，建立算法C模型，然后用Verilog HDL语言实现该设计.FPGA验证通过后，基于SMIC 0.18gm工艺库用Design Compiler工具综合，得到电路网表.仿真和综合结果表明该设计满足时序和面积要求.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1视频编解码技术的研究背景

1.2视频编解码标准的发展与现状

1.3本课题的研究目标和意义

1.4论文的主要工作和内容安排

第二章视频压缩技术和视频编解码标准

2.1视频压缩基础

2.1.1数字视频与采样

2.1.2颜色空间与图像格式

2.2视频编码技术和方法

2.2.1预测编码

2.2.2变换编码

2.2.3量化和反量化

2.2.4之型扫描和游程编码

2.2.5熵编码(Entropy)

2.2.6去块效应环路滤波

2.3视频编码器和解码器系统模型

2.3.1视频编码器结构和编码流程

2.3.2视频解码器结构和解码流程

2.4 H.264和AVS视频编码标准

2.4.1帧内预测

2.4.2变换与量化

2.4.3熵编码

2.4.4帧场自适应

2.4.5帧间预测

2.4.6去块效应环路滤波

第三章H.264和AVS中的帧内预测

3.1 H.264中帧内预测算法

3.1.1亮度块预测

3.1.2色度块预测

3.2 AVS中帧内预测算法

3.3帧内预测模式的确定

第四章H.264和AVS解码器中帧内预测模块的设计

4.1系统整体架构

4.1.1系统设计要求

4.1.2系统模块划分

4.2帧内预测模块的设计与实现

4.2.1帧内预测模块的内部硬件结构

4.2.1帧内预测模块的工作流程

4.2.3帧内预测模块的设计复用

第五章仿真验证与逻辑综合

5.1测试向量生成与RTL仿真

5.2 FPGA验证与逻辑综合

5.2.1 FPGA验证

5.2.2逻辑综合

5.3门级仿真

第六章总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表文章