一种适用无线视频通讯低复杂度H.264 VBSME VLSI结构(英文)

针对无线视频通讯H.264编码器关键技术VBSME VLSI实现,提出了一种低复杂度结构,该结构由宏块输入缓存器,17×16蛇形扫描寄存器阵列,8×8PE阵列,4×4SAD加法树和四步可变块运动矢量生成器组成。在有效保持所有的H.264宏块特性的基础上,相对于宏块级的VBSME结构,通过采用新提出的四步可变块运动矢量生成器和双时钟频率调谐技术,主要的数据通道宽度缩减到25%,硬件代价缩减到37%,关键路径延时由9.8ns减少到8.2ns,功耗约降低了50.3%。

低带宽全搜索VBSME结构的优化设计

为支持H.264/AVC可变块运动估计(VBSME)要求,提出一个高性能的二维脉动阵列结构,该结构具有数据重传次数少,存储器带宽要求低的特性.对结构中存在大量延迟寄存器开销的问题,用基于数据流的AON网络模型对阵列结构的计算依赖关系进行分析,并使用动态规划算法,得到了优化的结构设计.

基于AVC/AVS标准高效运动估计硬件结构设计

在新一代高性能视频编码标准AVC和AVS中,为提高编码效率,运动估计采用了变尺寸块搜索、多参考帧、运动向量预测等新技术.这些技术成倍地增加了运动估计的计算复杂度.为满足运动估计高计算量需求,一个高效变尺寸块运动估计(VBSME)硬件结构被提出来.该结构采用两个时钟,慢速时钟用于I/O部件,快速时钟用于核心计算部件.并且采用细粒度级流水线实现方式,提高时钟频率和计算部件的流水线效率.针对图像尺寸为720×576的视频,在65×65搜索窗下,该结构最高每秒可以编码71幅图像.

AVC/H.264标准中高效运动估计硬件结构设计

为解决视频编码标准AVC/H.264中运动估计高计算复杂度问题,提出了一个高效运动估计硬件实现结构.该结构能够实现多尺寸块运动估计处理,并且具有高流水效率和高性价比的特点.结构灵活性强,通过改变PE单元和加法树的流水级数能够达到面积和计算能力的折中.实验表明,该结构在搜索窗为65×65时,针对图像尺寸为720×576的视频,每秒最高可以编码48幅图像.

基于FPGA的可变尺寸块运动估计高效结构

针对可变尺寸块运动估计(VBSME,Variable Block-Size Motion Estimation)的硬件结构在现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)上实现时消耗资源多且速度慢的问题,提出了一种面积和速度优化的VBSME硬件结构.其中,绝对差累加和(SAD,Sum of Absolute Differences)的计算采用基于随机存储器(RAM,Random Access Memory)的累加计算方式,比基于寄存器合并的方式节省了面积并增加了速度;通过采用脉动比较链而非总线结构,增强了多个SAD值的比较能力,并能高效地实现对部分差排除算法(PDE,PartialDifference Elimination)的支持.基于Virtex-II型FPGA器件,本结构消耗了2 261个slice,时钟频率达到164 MHz,在搜索窗口为16×16时可实时处理标清格式的视频.与同类设计相比,设计的面积可减少77%,速度增加218%,FPGA的硬件效率显著提升.

H.264中运动估计算法的一种硬件实现架构

提出了一种适用于H.264标准中可变块大小运动估计算法的硬件实现架构。架构中采用一维处理单元(PE)阵列来实现运动估计算法中匹配块的搜索,通过对较小子块的块间误差(SAD)的复用来计算不同大小块的块间误差。与传统的处理一个运动矢量的架构相比,这种架构在一定的时钟周期内最多可处理41个运动矢量,并且具有面积小、速度快的特点。

一种可变块运动估计结构的优化设计

为支持主流视频编码标准对可变块运动估计(VBSME)的要求,提出一种基于二维脉动阵列的可变块运动估计结构,该结构具有数据重传次数少,存储器带宽要求低,性能高的特性。针对该结构中的大量延迟寄存器开销问题,使用了基于数据流的AON网络模型和动态规划算法,对结构进行了分析,得到了优化的结果。

一种面向高清视频的运动估计计算阵列的实现

运动估计计算阵列（ME）是视频编码器中不可或缺的重要部分,承担着编码器50%~80%的计算任务。实现了一种可以达到高清图像实时处理的可变块运动估计计算阵列。该阵列具有输入带宽需求低,计算效率高等优点,能够满足高清视频（1280×720@30 fps）的实时处理的需求。

一种适合可变块运动估计硬件实现的改进三步搜索算法

针对三步搜索算法(TSS)不适合搜索中小运动剧烈程度的视频序列,提出了一种基于初始点预测、加强对小范围搜索的可扩展的三步搜索算法。算法在保证对较剧烈的视频序列搜索有效性的同时,加强了对中小剧烈程度视频序列的有效搜索,在匹配精度、搜索点数等算法性能方面相对于三步搜索算法有了明显的改善,同时有利于搜索模板的硬件易实现性,最后将其引入到变尺寸块运动估计中,获得了较好的效果。