基于FPGA的運動估計設計
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2．3 減法器模塊
減法器模塊主要是完成當前塊像素點值和參考塊像素點值之間的作差，并將做差結果進行取絕對值運算。本減法器是采用9個LPM(參數化模塊庫)元件庫中的減法器合成的。而LPM中的減法器將被減數和減數明確地分開了。因此，在將當前塊和參考塊像素點值輸入到減法器之前先對二者進行比較，再分別輸入到減法器的被減數和減數端口。這樣當減法器設置為無符號數運算時，輸出結果就相當于取了絕對值的差
值。從時鐘周期的角度發現，整個減法器在256x9個時鐘周期內是都在運行的，但是所要采集的有用信號僅僅是9個獨立的256個時鐘周期，即每個減法器僅僅使用256個時鐘周期的有用信號，其他時鐘周期內的信號對于其他減法器是有用信號，但是對于本減法器卻是干擾信號，必須要消除。這就是在參考塊分頻器里面引入當前塊信息的原因。
2．4 累加比較器模塊
累加比較器主要是完成對每個減法器輸出的取過絕對值的差值信號的累加，并將累加結果進行比較輸出最佳運動矢量。累加比較器的設計和減法器的設計有很大關系，除了在上述的取絕對值方面二者相互要求比較嚴格之外，在時序方面，二者也有很大關聯。9個減法器在參考塊分頻器模塊的作用下，工作于所有的時鐘周期里面，而累加比較器則是以減法器輸出的信號作為累加原材料的，這就使得累加比較器也必須從時鐘的起始點就開始工作。確定運動矢量的標準是SAD最小值。也就是要通過比較9個累加結果，確定出最小值，并由地址計數器模塊找到這個最小值所對應的運動矢量。
2．5 整體方案
整體方案主要是將三步搜索法中的三步分開進行。在外部輸入信號的控制下，先輸入第一步搜索的地址計算控制因子，使得尋址范圍是在步長為4的9個數據塊群里面，第一步搜索完成時將第一步搜索到的最佳運動矢量輸入到第二步的搜索中，完成機制和第一步唯一的區別就是地址計算和產生的尋址范圍不同，這樣一直到完成第三步搜索時，將第三步搜索得到的最佳運動矢量作為當前塊在這個搜索窗口里面的最佳運動矢量。
3 實驗結果與分析
本設計采用Stratix II系列的EP2S15F484C3器件進行仿真，仿真結果如圖6所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/190177.htm
由仿真結果可知整個搜索過程完全符合時序要求，總的邏輯資源占用率是27％。組合查找表使用了2 169個，占總數量12 480的17％。專用邏輯寄存器使用了2 855個，占總數量12 480的23％。而用的總的寄存器數也就是2 855。使用了180個片上引腳，占總個數的52％。使用了86 088比特的塊存儲器單元，占總的快存儲器數量的21％。搜索到的最佳運動矢量(0，-7)，由前兩步的搜索結果可知其完全正確。
4 結束語
本文中采用FPGA設計的運動估計方案無論在搜索速度，資源利用還是時序控制上都具有一定的優越性，可以大大提高視頻編碼器設計的性價比。另外，隨著半導體工藝的不斷進步，FPGA的性價比將不斷提高，將使得運動估計乃至視頻編碼的技術不斷提高。
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