h.264去块滤波算法优化和asic设计

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1、DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterOptimizationoftheDeblockingFilteralgorithminH.264andASICdesignoftheDeblockingFilterCandidate：ChenKaiStudentID:1072109044Supervisor：Prof.MaoZhi-gangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SoftwareE

2、ngineerAffiliation：SchoolofMicroelectronicsDateofDefence：Jan,2010Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversityH.264去块滤波算法的优化及ASIC设计摘要与MPEG-4、AVS等视频标准相比，H.264/AVC标准中采用更小的、基于4×4的块的离散余弦变换对图像信号进行压缩编码。这种对子块的独立处理，破坏了图像子块边缘固有的连续性。当压缩比较高时，图像子块边缘出现不连续的现象，这种不连续在视觉上表现为块效应。H.264/A

3、VC标准中引入去块滤波器用于消除块效应，同时减少块效应在编解码环节中的传播。对H.264/AVC标准中去块滤波算法进行研究后发现，去块滤波计算复杂度较高，有必要通过硬件加速使解码器满足高清标准图像的要求。本文通过对H.264/AVC标准中相关算法的简短介绍，从中分析出块效应产生的原因及块效应对编解码流程中其他算法（如运动估计、运动补偿等）的影响。去块滤波算法是一个高度自适应的滤波算法。文中从三个不同的自适应级别出发，深入阐述了去块滤波算法的实现细节。并根据算法分析提出两个使用两个相同滤波单元同时滤波计算的改进的滤波顺序。依照改进的滤波顺序设计出符合算法的

4、硬件结构。设计中使用较少的片内SRAM，增加了暂存并同时能完成转置的寄存器单元。大大第I页减少整个宏块滤波需要的周期数。两个设计硬件结构大体相同，但由于滤波顺序不同，后者硬件结构中采用改进的暂置寄存单元和精简的转换寄存单元。本文对第一种结构进行RTL硬件实现并使用0.25umTSMC工艺库进行综合。结果显示，该算法顺序和结构能够满足H.264/AVC高清标准的实时图像处理。滤波完成一个宏块的周期数为128。具有良好的应用前景。关键字：H.264/AVC去块滤波专用集成电路设计专用寄存器第II页ABSTRACTComparedwiththeMPEG-4、A

5、VSvideo,H.264/AVCstandardisasmaller,basedon4×4blockofdiscretecosinetransformforimagesignalcompressioncoding.Theindependentprocessingofblocksdamagedtheimagesub-blockedgeoftheinherentcontinuity.Whenthecompressionratioishigh,thereisuncontinuousontheimagesub-blockedges,suchdiscontinu

6、itieseffectsontheperformanceoftheblockinthevisual.H.264/AVCstandard,theintroductionofDeblockingFilterusedtoeliminateblockingeffect,whilereducingtheblockeffectintheencodinganddecodingpartofthetransmission.Studyfoundthatthecomputationalcomplexityofdeblockingfilterhigher,itisnecessa

7、rytoenablehardware-accelerateddecodertomeettherequirementsofhigh-definitionstandardimage.Inthispaper,basedontheH.264/AVCstandard,abriefintroductionrelatedtothealgorithmtoanalyzethecausesofablockeffectandblockeffectontheencodinganddecodingprocesstootheralgorithms(suchasmotionestim

8、ation,motioncompensation,etc.).Deblockin