视频编解码系统中的功能单元设计研究.pdf

浙江大学信息科学与工程学院
硕士学位论文
视频编解码系统中的功能单元设计研究
姓名:赵先波
申请学位级别:硕士
专业:信息与通信工程
指导教师:虞露
20070801
摘要关键词:翰逯担徊⑿写恚涣魉呱杓疲籙新近视频压缩标准所带来的高压缩率的优势来源于一系列新的视频处理技术的应用,同时也使得其/实现代价增加。本文作者曾参与饴肫骱捅嗦肫飨钅浚责插值、环路滤波和ㄐ拍?榈纳杓朴氲魇怨ぷ鳌;谡庑┚椋疚慕圆逯的块为例讨论设计方法。与/捎抽头滤波器处理半象素点和双线性滤波器处理位置点不同,曜疾捎抽头滤波器处理插值点和部分插值点,这样的处理方式可以将数据带宽减少%,同时也带来了插值点的处理复杂度急剧增加。本文设计了一种采用并行滤波器处理单元结构对不同位置点进行插值,数据通路清晰并减少了控制复杂度。为了提高综合频率,本文提出了对滤波处理单元的改进,采用流水线输入的竖直滤波嚣和改进的抖越锹瞬ㄆ骺梢源蟠笏醵痰贾碌难邮甭肪丁6杂谏ǘ炔值,文中同样提出了一种并行处理结构,复用乘法器单元对每一行的参考数据处理进行级乘法实现。基于对参考数据相邻行之间的相关性分析,通过复用中间数据减少了运算所需要的节拍数。针对双向参考插值,本文提出了串行处理的方法,以增加一个暂存的代价实现了输入数据存储和运算单元的减半。最后的实现结果表明这是一种具有较高处理速度的高效插值结构。视频编解码系统中不仅需要视频压缩,律顾醯ピ#残枰F渌ㄖδ艿ピH缤枷袷入输出、码流输入输出以及片外数据存储单元等。文中介绍了一种采用迪质悠当嘟饴胂低澈蚉浣惺軺通信的码流输入输出单元。模式,视频压缩/解压缩系统中的ㄐ拍?樽魑M獠主逻辑。ㄐ挪捎每榇浞绞剑梢蕴峁└叽渌俣取J笛榻峁砻鱑通信单元的性能可以满足嘟饴肫鞯氖凳甭肓鞔汀随着信息数字化带来的数据量的急剧增加,数据压缩特别是视频信息编解码技术显得越来越重要。在已有视频压缩标准中,,同时也带来了实现代价的增加。功能芯片工作于异步浙江大学硕上学位论文
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⒀。数字化后的信息,尤其是数字化后的视频和音频信息具有数据海量性,成为阻碍现代社会信息交互的一个瓶颈。特别是视频信号,不仅所包含的信息量非常庞大,而且其内容可以是活动的,也可以是静止的;可以是彩色的,也可以是黑白的;有时变化多,细节多,有时变化平坦。例如,一路可视电话或者会议电视信号,由于其活动内容较少,所需带宽较窄,但要达到良好的质量,不压缩大概需要几个痵,而一路高清晰度电视信号,未经压缩时需要痵的数据量【俊J视频信号的信息量如此之大,单纯靠扩大存储器的容量,或者增加通信信道的传输容量和速率的办法是不现实的。,但同时也应当满足一定的压缩标准,并不能无限制的减少信息内容。对于视频信息来讲,其压缩应当满足两个标准:一、实用性,即要有一定的压缩比,保证压缩后的视频信号带宽在一定范围之内;二、可用性,即压缩后的视频信号应当具有一定的质量效果,不能影响人们的理解,这个质量效果通常用两个标准来衡量,一个是客观标准,通常用信噪比来表示,还有一个是主观标准,通常通过观察者的主观评数据压缩的必要性来自于人们的需求,但从原理上来讲,对于视频信号,信号本身特性及人类的感知特性也决定了视频压缩的可行性。首先对于视频图像信源信息,无论是在空间上还是在时间上都有很大的相关性,这就造成了大量的冗余信息的存在,人们可以通过一定的技术手段去除这部分冗余信息,仅保留独立的信息分量。第二方面,人类感知器官的局限性决定了不会对所有的视频信息变化都会察觉,因而一些细节性的局部信息即使被去除也不会对观察效果造成影响,即只要满足上文中提到的主观质量标准,,视频压缩可分为三种:统计压缩、变换压缩、预测压缩。统计压缩降低信息熵冗余度,变换压缩降低空间冗余度,预测压缩降低时间冗余度。对应的实现方法分别是熵编码,变换编码以及预测编码。熵编码:根据香农男畔⒙郏厥怯美捶从承旁吹牟蝗范ㄐ缘模此包含信息量的大小。熵编码就是信息熵保持不变的编码方法,通常采用最能减少编码冗余的变长码,倒如哈夫曼嗦搿⒅甘缏撞急嗦耄闶醣嗦搿游程编码等。哈夫曼编码能给出最短的码字。是根据信源符号出现的概率排列编价决定。一浙江大学硕宦畚
.悠笛顾蹩蚣码的。出现概率丈的符号用短的码字表示,出现概率小的符号用长的码字表示。信源符号与码字间存在一一对应的关系。指数哥仑布编码是一种特殊的变长码,其基本思想还是把