H.264視頻解碼芯片中與濾波相關(guān)的存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

摘要：本文對(duì)H.264 解碼芯片中的濾波部分所需的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的存取及芯片中所用到的存儲(chǔ)器做了深入的分析，同時(shí)涉及到DRAM 及SRAM 的設(shè)計(jì)，并支持宏塊級(jí)幀場(chǎng)自適應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)H.264 解碼芯片中的數(shù)據(jù)的快速存取，本文提出了對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種優(yōu)化方法，通過(guò)此方法可完全達(dá)到濾波過(guò)程中對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理。試驗(yàn)表明此種方法能節(jié)約存儲(chǔ)器的資源并滿足H.264 濾波中對(duì)大數(shù)據(jù)量處理的需求。

　　H.264 作為新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有著優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、數(shù)字電視廣播、數(shù)字視頻存儲(chǔ)以及消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。與H.263或MPEG－4 相比，同等圖像質(zhì)量下，碼率能降低一半左右，但是算法復(fù)雜度高。

　　H.264 標(biāo)準(zhǔn)在低碼率的情況下能產(chǎn)生高質(zhì)量的畫(huà)面，主要就是采用了自適應(yīng)的環(huán)路濾波。H.264 采用了基于樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，基于塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償能很好地降低碼率， 但這同時(shí)也引起了方塊效應(yīng)。

　　由此H.264 采用了一種自適應(yīng)的濾波算法，能夠很好地降低方塊效應(yīng)， 但同時(shí)也帶來(lái)了極大的運(yùn)算復(fù)雜度。在H.264 中，濾波后的數(shù)據(jù)將作為下一幀的參考幀，因此又稱為環(huán)路濾波。研究表明：在H.264 解碼過(guò)程中其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償（MC）約占30％，環(huán)路濾波（DF）約占20％的解碼時(shí)間，因此很好的設(shè)計(jì)MC 與DF 對(duì)解碼器的性能至關(guān)重要。

　　1 濾波過(guò)程用到的數(shù)據(jù)

　　H.264 中， 在MBAFF 情況下的解碼中宏塊都是以宏塊對(duì)的形式出現(xiàn)。因此在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候也考慮到以一個(gè)宏塊對(duì)的數(shù)據(jù)為單位進(jìn)行存儲(chǔ)。在一個(gè)宏塊對(duì)中， 濾波時(shí)整個(gè)過(guò)程中需要操作的數(shù)據(jù)如圖1 所示。其中每一個(gè)小方塊表示一個(gè)4×4 像素的block，在濾mb＿up 宏塊時(shí)需要用到up 所指的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)支持MBAFF，在濾波過(guò)程中需要進(jìn)行幀與場(chǎng)的轉(zhuǎn)化，因此要用到上面二行的block。在濾波最左邊的block時(shí)需要用到圖中l(wèi)eft 所指示的一列數(shù)據(jù)。

圖1 濾波中的數(shù)據(jù)