H.264視頻解碼芯片中與濾波相關的存儲器的設計

摘要：本文對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器做了深入的分析，同時涉及到DRAM 及SRAM 的設計，并支持宏塊級幀場自適應。為了實現(xiàn)H.264 解碼芯片中的數(shù)據(jù)的快速存取，本文提出了對數(shù)據(jù)存儲的一種優(yōu)化方法，通過此方法可完全達到濾波過程中對大量數(shù)據(jù)的處理。試驗表明此種方法能節(jié)約存儲器的資源并滿足H.264 濾波中對大數(shù)據(jù)量處理的需求。

　　H.264 作為新一代的視頻編碼標準有著優(yōu)異的性能，廣泛應用于視頻會議、視頻點播、數(shù)字電視廣播、數(shù)字視頻存儲以及消費電子等多個領域。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，但是算法復雜度高。

　　H.264 標準在低碼率的情況下能產(chǎn)生高質(zhì)量的畫面，主要就是采用了自適應的環(huán)路濾波。H.264 采用了基于樹狀結(jié)構(gòu)的塊的運動補償，基于塊的運動補償能很好地降低碼率， 但這同時也引起了方塊效應。

　　由此H.264 采用了一種自適應的濾波算法，能夠很好地降低方塊效應， 但同時也帶來了極大的運算復雜度。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 解碼過程中其中運動補償（MC）約占30％，環(huán)路濾波（DF）約占20％的解碼時間，因此很好的設計MC 與DF 對解碼器的性能至關重要。

　　1 濾波過程用到的數(shù)據(jù)

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

圖1 濾波中的數(shù)據(jù)