基于H.264／AVC和AVS的視頻解碼芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一般來說，視頻信號處理算法都需要高計(jì)算能力和高吞吐量，為了滿足高清晰度視頻所需的運(yùn)算要求，視頻解碼廣泛采用硬件實(shí)現(xiàn)或硬件加速引擎。同時(shí)，多個(gè)視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)的共存，給視頻解碼器的設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。例如H.264/AVC(以下簡稱H.264)是最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，AVS是中國最新的音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。在多標(biāo)準(zhǔn)視頻解碼器芯片的設(shè)計(jì)中，需要在分析各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的宏觀算法和局部異同點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以靈活的、可重構(gòu)的方式設(shè)計(jì)模塊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)硬件可重用。

2 H.264和AVS的算法分析

現(xiàn)有的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)(如H.264，AVS)都是基于混合視頻編碼框架，主要包含以下5個(gè)模塊：熵解碼、變換/量化、幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測和環(huán)路濾波，如圖1所示。

可將各個(gè)模塊表述為一個(gè)參數(shù)化的流程，通過參數(shù)來體現(xiàn)其技術(shù)細(xì)節(jié)上的差異。

熵解碼：H.264和AVS都采用VLC作為熵編碼工具。在AVS中，采用K階指數(shù)哥倫布碼與2D-VLC相結(jié)合的方法，即將(run，level)通過自適應(yīng)選擇碼表映射為一個(gè)語法元素，對這個(gè)語法元素采用指數(shù)哥倫布編碼。在H.264中，將run與level分開，把系數(shù)映射成5個(gè)語法元素進(jìn)行編碼，使用多個(gè)碼表來實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的自適應(yīng)。因此，H.264和AVS熵解碼的控制和碼表都不同。為了支持H.264和AVS兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)控制表和碼表。

變換：變換矩陣是決定變換操作的最關(guān)鍵參數(shù)之一。在H.264中包含4