AVS视频解码器可变长解码和反量化反变换模块硬件设计与实现

作     者：邵文威 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王祖强

授予年度：2010年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：AVS标准 可变长解码 逆扫描 反量化 反变换 验证方法学 

摘      要：先进音视频编码标准(AVS)是我国自主研发制定的关于数字电视、IPTV等音视频系统的基础性数字音视频编解码标准。AVS标准第2部分(AVS-P2)是高效的第二代视频编码技术,其实现方案简洁,并拥有与H.264近似的压缩性能。AVS标准的编码效率得到了极大的提高,其运算复杂度也大大增加,另外实际应用环境中对实时运算的限制,这都对视频解码器的硬件的实现提出了很高的要求和巨大的挑战。 本文深入研究了AVS标准,详细分析了可变长解码算法、逆扫描、反量化和反变换算法,提出了适用于AVS视频解码标准的可变长解码模块、反量化模块和反变换模块的硬件架构。可变长解码模块通过桶形移位寄存器、优化压缩查找表索引等方法以及并行和复用技术的应用,达到设计的高速、低开销。在反量化模块的设计中,反量化运算与之前的逆扫描模块中两个乒乓RAM共同节省了处理时间。反变换模块通过模块复用,实现了一种新颖的流水线结构的一维整数反变换核的运算与设计,在大大节约硬件资源的同时,也明显提高了速度。 设计采用自顶向下的设计方法,运用Verilog硬件描述语言完成了可变长解码模块、反量化模块和反变换模块的RTL级建模,以参考模型RM52j为基础建立了正确的CodeL。使用SystemVerilog语言结合高级验证方法学(AVM)搭建验证平台对设计进行了功能验证,采用事务级的验证策略,使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性。使用该验证平台能够极大的提高验证效率,并且其组件具有可重用性。应用Mentor公司的仿真工具ModelSim对三个模块进行功能仿真。采用中芯国际(SMIC)的0.18μm工艺库,用Synopsys的Design Compiler进行逻辑综合,并采用了合适的综合策略和优化手段。 综合和验证结果表明,上述三个模块的设计均达到了本课题要求的目标。