AVS视频编解码标准中预测编解码技术的研究及其硬件设计与实现

同济大学电子与信息工程学院硕士学位论文AVS视频编解码标准中预测编解码技术的研究及其硬件设计与实现姓名：王君杰申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：陈泳恩20080301AVS视频编解码标准中预测编解码技术的研究及其硬件设计与实现作者：王君杰学位授予单位：同济大学电子与信息工程学院相似文献(10条)1.期刊论文高文.王强.马思伟.GAOWen.WANGQiang.MASi-weiAVS数字音视频编解码标准-中兴通讯技术2006,12(3)数字音视频编解码标准(AVS)是中国自主制订的数字电视、IPTV等音视频系统的基础性标准.AVS标准第2部分视频(AVS1-P2)属高效的第二代视频编码技术,相比于第一代标准MPEG-2,编码效率提高2～3倍,并且实现方案简洁,因此,AVS视频标准已经为IPTV,数字电视广播等应用做好了充分的技术准备.同时,AVS标准具有专利许可方式简洁、相关标准配套的优势.这将为中国的IPTV、数字电视广播等重大信息产业应用及民族IT产业发展起到积极的推动作用.2.学位论文蒋雯丽适于H.264和AVS标准视频编解码的环路滤波器设计与实现2008H.264/AVC和AVS是最新一代的视频编码标准，设计一款同时支持这两种标准的视频解码芯片，是当今芯片设计领域的热点问题。本文的工作就是设计一种支持这两种标准编解码的环路滤波器硬件架构，并对其进行验证和性能分析。文章首先对H.264和AVS标准及其环路滤波算法进行了简要对比，同时也对数字集成电路设计进行了介绍。然后分析了现有视频解码系统和环路滤波器设计，并且指出了本设计的重点和难点以及解决的思路。接着，本文从硬件设计的角度研究了H.264和AVS中的标准环路滤波算法，并提出了一种同时支持这两种标准的多标准环路滤波方法。该方法具有灵活的滤波顺序，并通过提取计算因子的方式将两种标准强滤波算法融合和简化，使得强滤波算法中的加法器降到了标准算法的一半。根据上述方法，本文设计了一种适用于H.264和AVS编解码系统的环路滤波器硬件结构。该结构分为逻辑滤波和流程控制两个部分，其中逻辑滤波部分实现环路滤波算法，流程控制部分控制滤波流程。逻辑滤波部分通过算法优化降低电路面积，利用流水线设计提高最高工作频率，使得该部分的电路面积和工作频率都有较好的性能。流程控制部分通过滤波顺序和流程的优化，使逻辑滤波流水线保持灌满状态，将处理单个宏块的时钟数降至最低，降低了实时滤波的最低工作频率。同时，该设计还使用片上缓存方式，降低了系统总线的占用率。最后，本文用硬件描述语言实现了该滤波器设计并进行了仿真验证。仿真结果表明，该滤波器完成一个4:2:0格式的宏块滤波仅需要192个时钟周期，达到了单路滤波设计的最小值，94MHz下即可进行高清电视的实时滤波。综合后分析结果表明，在0.18工艺库下，该设计支持的最高频率为220MHz，完全能够满足1080p高清实时解码的需求。3.会议论文靳晓芳.杜怀昌数字音视频编解码技术与标准AVS2005本文详细地介绍了数字音视频编解码技术标准工作组,AVS标准,我国目前音视频的发展以及与国外标准的对比.进一步说明了由我国制定的AVS标准的优越性以及它的应用前景。4.学位论文杨飞AVS视频编解码标准的研究及其在DSP上的实现2008数字视频多媒体技术由于其较高的质量和较强的抗误码性能，越来越受到人们的欢迎。但数字视频多媒体的数据量巨大，网络有限的带宽无法支持。需要首先对其进行压缩编码，然后才能进行存储和传输。因此，视频编码技术在数字视频多媒体技术领域起着至关重要的作用。AVS作为我国自主研发的音视频编解码标准，是目前最先进的音视频压缩编解码标准之一。它具有性能高、计算复杂度低、专利授权费用低等优点，有广阔的应用前景。DSP作为一种专用的数据处理芯片，以其开发周期短、使用灵活、代码可更新升级等特点，在视频编解码技术领域得到了广泛的应用。Blackfin系列DSP作为ADI公司与Intel公司联合开发的高性能的定点DSP产品，特别适合应用于对功耗、运算能力等方面要求比较高的音频、视频和通信领域。将AVS先进的编解码技术和稳定的DSP处理器相结合，达到高效的视频压缩性能，具有很高的工程意义和市场价值。本课题正是在这样的背景下提出的。本文首先对视频编码的基本理论和相关标准进行了介绍，然后重点研究了AVS视频编解码标准，包括AVS视频标准主要技术、AVS视频标准与其他主流视频编解码标准的对比、AVS视频标准的知识产权状况及AVS标准的发展前景等。同时对Blackfin系列DSP的特点、结构和软硬件开发环境等也做了简单介绍。本文在详细研究Blackfin系列DSP和AVS视频编解码标准特点的基础上，以ADSP-BF561评估开发板为核心完成编解码器硬件平台的设计。并在嵌入式ucLnux操作系统和Blackfin交叉编译环境下完成AVS视频解码算法在ADSP-BF561上的移植。本文以解码器优化为主线，针对ADSP-BF561平台的软硬件特点，对移植后的AVS视频编解码算法进行了一系列的优化，包括编译器优化、DMA优化、算法流程优化、存储结构优化和汇编指令优化等。由于核心解码模块的优化是解码器速度提高的关键，因此本文针对AVS解码器的特点，对AVS视频解码器中的子像素插值、整数(反)变换、去块效应滤波等核心功能模块进行了重点地分析和优化。测试结果表明，本文所做优化工作大大提高了解码器效率，且解码图像主观质量良好，达到了本课题预期的要求。5.学位论文潘良华AVS视频标准环内去块效应滤波器的研究与硬件实现2008随着数字多媒体信息技术的迅速发展，视频压缩技术对数字电视、可视电话、无线视频等视频通信服务中起着举足轻重的作用。现阶段用于视频压缩编码的最新标准有MPEG-4、H.264及我国具有自主知识产权的标准AVS。其中H.264视频压缩标准凭借高压缩比和较好的图像质量，己经成为在国际上被广泛认可的视频压缩标准；而我国自主开发的视频标准AVS，是我国第一个具有自主知识产权、达到国际先进水平的数字音视频编解码标准，拥有近似H．264的压缩性能，但大大降低了实现的复杂度，同时低廉的专利费用使AVS十分具有市场竞争力。本文从视频编解码去方块效应技术入手，结合AVS标准提出有效结构来实现该标准的环内去块效应滤波器。H.264/AVC和AVS都采用基于块的整数变换、量化和运动补偿技术，不可避免的引入了块效应，影响了图像质量，也成为限制低码率传输的主要方面。AVS标准中在编解码环路中引入了滤波器，有效地去除了因方块单独处理与粗糙量化所造成的方块效应。通过分析AVS滤波算法，合理分配内部RAM及存储空间的安排，减少对总线带宽的占用，以及使用改进的滤波顺序，尽可能的减少一个宏块滤波所用时钟节拍。在设计方法上采用自顶向下的设计方法，以rm52为基础建立了软件参考模型，参考模型为RTL级仿真提供了测试向量，在设计的每一步都进行仿真验证，以保证设计的正确性。最后用EDA工具进行综合，将设计下载到开发板进行板级验证，确保设计能够满足标清视频的实时解码。6.期刊论文李镝的.LIDi-diAVS视频编解码标准中预测编解码技术的硬件设计与实现-电脑知识与技术2008,3(24)AVS标准是由2002年6月成立的数字音视频编解码技术标准工作组联合国内从事数字音视频编解码技术研发的科研机构和企业制定完成的.一套适应面十分广阔的技术标准.目前,视频解码器的实现的主要方法有:1)基于PC的软件实现;2)基于DSP的嵌入式系统实现;3)基于可编程逻辑器件的专用芯片实现.通用PC机非专用于视频处理,所以实现效率不高,而DSP虽然灵活性强.但是在性能以及性价比上不及FPGA.因此,FPGA平台是目前实现视频应用系统的理想平台.介绍AVS视频压缩标准,帧内预测部分的算法.帧内预测器系统的硬件实现;给出系统仿真和综合情况.7.学位论文王座博基于DM6446的AVS视频编码器的研究与实现2008AVS(Audiovideocodingstandard)即数字音视频编解码标准是中国自主制订的音视频系统标准。AVS视频标准采用与H.264标准类似的技术框架，在性能上与H.264持平，在技术上更简洁。AVS系统标准采用了扩展MPEG-2System的方案，有利于兼容已有的MPEG-2传输系统。AVS标准第2部分视频属于第二代视频编码技术，相比于第一代标准MPEG-2，编码效率提高2～3倍。AVS视频标准已经为实际应用做好了充分的技术准备。TMS320DM6446数字媒体处理器是德州仪器新一代高性能的定点DSP处理器，由594MHz的C64x+核和297MH的ARM9核组成。其中C64x+核拥有高达4752MIPS的处理能力，内部还具有一个工作在225MHz的VICP视频协处理器，是TI为数字高清视频应用而开发的一款芯片。本论文主要介绍在基于TITMS320DM6446数字媒体处理器的硬件平台上实现AVS视频编码器。TMS320DM6446是一个双核处理器，其中的C64x+核用于完成音视频数据处理操作，而ARM核则完成外设控制和人机交互操作。本论文的内容包括：对AVS视频标准算法框架的分析，TMS320DM6446硬件结构的简单介绍，AVS视频编码器在DM6446平台上的移植和优化。移植的主要工作有：规范数据类型，正确设置编译器选项，修改程序中不符合标准C规则的地方，修改输入输出方式，删除不适合在DSP上运行的代码。优化的主要工作有：数据输入输出优化，应用EDMA优化数据搬移，应用CACHE缓存机制，合理规划SRAM空间，应用高级编译器优化选项，使用VICP优化运动估计。最后实现的结果是基于DM6446的AVS编码器可以达到10～12帧每秒(图像格式为D1，参考序列为foreman.yuv)，码率为300～400KB每秒。相比于选项全开的原参考代码，码率大概升高了20％，SNR下降了0.8db左右，这是用效率换速度性能带来的一些损失。8.期刊论文黄铁军.高文.HuangTiejun.WENGaoAVS实现重大系统集成创新-中国科学院院刊2005,20(4)数字音视频产业是我国信息产业的三大组成部分之一,我国牵头开发制定的数字音视频编解码技术标准(AVS)是本领域的基础性标准.本文主要介绍AVS的开发背景、研制过程、主要创新点以及产业化前景.AVS以标准和专利为纽带,打通了技术到产业转移的大循环,探索出了一条实现重大系统集成创新的道路.AVS标准不仅是我国构建完整的数字音视频产业链的技术源头,也是全球范围内数字音视频产业发展的重要选择.9.学位论文王斑基于DM642的AVS视频解码器的实现与优化2008AVS(数字音视频编解码技术标准)是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。作为与国外标准相抗衡的主要力量，AVS在如何让数字音视频产业获得自主权方面起着重要的作用。AVS视频部分于2006年3月1日起开始实施并正式成为国家标准，2007年该部分被国际电联组织(ITU)列为IPTV国际标准框架中的重要组成部分。与其它现有的国际标准如MPEG-2和H．264/AVC相比，AVS具有专利费用低，计算复杂度低，定义明确的优点。随着国家对高新技术产业的大力支持，AVS产业链逐渐成熟，有着很好的发展和应用前景。由于数字视频的编码复杂度高，同时考虑带宽的要求，基于硬件实现的视频编解码器开发难度很大，因此本课题基于DSP平台进行研究和分析，提出一系列针对视频解码的优化方法，为进一步实现硬件开发提供理论依据。本课题以AVS1—P2视频解码为研究对象，通过参考联合信源公司开放的普及性源代码，在TI公司的一款适合于多媒体应用的可编程的定点DSP平台TMS320DM642上进行AVS视频解码器的实现与优化。本文首先介绍了AVS视频标准的原理与关键技术，完成了AVS视频解码器的设计与DSP移植。然后对解码器进行复杂度分析，找出解码耗时的关键部分分别为运动补偿、反变换、环路滤波等模块。除采用针对DSP平台的多种优化方法进行综合优化外，本文还重点针