AVS视频解码运动矢量预测模块的硬件设计

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1、第6卷第5期信息与电子工程Vo1．6，No．52008年10月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGOct．．2008文章编号：1672．2892(2008)05．0338．04AVS视频解码运动矢量预测模块的硬件设计王凌涛，陈泳恩(同济大学中德学院通信软件及专用集成电路设计中心，上海200092)摘要：提出了一种适用于数字音视频编解码标准fAVS)的视频解码帧问运动矢量预测的解码方法，根据AVS宏块模式的特点，以统一的基本运算单元处理所有的解码模式，模块化流水计算，降低了硬件实现的复杂度。采用ASIC结构并

2、使用Verilog语言进行设计、模拟，并成功通过了现场可编程门阵列验证。模块的每个功能块均为专用的VLSI结构，通过系统控制器控制各部分的运行，能有效地提高时钟频率，减小芯片的面积。使用0．18mCMOS工艺库综合，在50MHz的时钟频率下工作时电路规模仅需1．6万门左右。关键词：数字音视频编解码标准；帧问预测；运动矢量解码；现场可编程门阵列中图分类号：TN710文献标识码：AHardwareDesignforMotionEstimationofAVSWANGLing—tao，CHENYong—en(DesignCenterofCommun

3、icationSoftwareandASIC，CDHKofTongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：AudioVideocodingStandard(AVS)isthesecondgenerationaudioandvideocodingstandardofChina．AdecodingmethodformotionestimationofAVSispresented．AccordingtothecharacteristicofAVSblock，thisarchitecturedealsw

4、ithalldecodingmodeswithanuni~rmbasicoperationunit．Theimplementationdifficultyisreducedasitoperatesinpipelining．ThisdesignandsimulationisbasedonVerilogHDL．ThewholedesignhasbeenverifiedinFieldProgrammmableGateArray(FPGA)．Itissynthesizedwith0．25mCMOScelllibrary．Thesynthesized

5、moduleisoperatedin16000gatesat50MHz．Keywords：AudioVideocodingStandard；interprediction；motionvectordecoding；FieldProgrammmableGateArrayAVS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(AVS1一P2)属高效的第2代视频编码技术，相比于第1代标准MPEG一2，编码效率提高2～3倍，实现方案也十分简洁。该标准面向中国的信息产业需求，服务于高分辨率数字广播、高密度激光数字存储

6、媒体、无线宽带多媒体通信和互联网宽带流媒体等重大信息产业。AVS视频标准采用的是混合编码框架，包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测和环路滤波等技术模块，这是当前主流的技术路线。AVS的主要创新在于提出了一批具体的优化技术，在较低的复杂度下实现了与国际标准相当的技术性能，但并未使用国际标准背后的大量复杂的专利。AVS视频当中具有特征性的核心技术包括：8x8整数变换、量化、帧内预测、1／4精度像素插值、特殊的帧间预测运动补偿、二维熵编码和去块效应环内滤波等。与H．264，MPEG一2这些国际视频标准相比，在实现同等压缩性能的前提下，AVS

7、中的大部分压缩技术经过优化，计算复杂度、存储器需求和存储带宽都有所降低，因此AVS的硬件实现是完全可行的，并且复杂度更低，硬件规模更小[1-21~目前，AVS标准中涉及视频压缩编码的有2个独立的部分：AVS第2部分(AVSl—P2)，主要针对高清晰度数字电视广播和高密度存储媒体应用；AVS第7部分(AVS1一P7)，主要针对低码率、低复杂度、较低图像分辨率的移动媒体应用。其中AVS1-P2是基于空间和时间的预测和补偿、空域的变换和基于统计的熵编码的混合编码。帧间预测使用基于块的运动矢量来消除图像间的冗余，再通过对预测残差进行变换和量化消除图

8、像内的视觉冗余。本文提出了基于AVS1一P2标准的像素宏块的帧问预测与运动补偿矢量的处理计算的一种硬件结构设计，并给出与之相应的实现结果。收稿日期：2008-04-20；修回日期