H.264/AVC编码器中运动估计的低代价VLSI实现

通过对运动估计算法进行优化, 提出一种应用新型存储结构的流水线实现结构。通过采用合适的搜索策略、高效的率失真优化代价计算和插值部件、创新的存储结构及优化的数据流调度, 实现具有低硬件代价和存储访问的快速运动估计。该设计在SMIC 130 nm工艺下综合, 时钟频率可达到167 MHz, 消耗181.7 K逻辑门和13.8 KB存储, 相比同类设计具有更高的硬件效率。该设计集成在一个H.264/AVC编码器中进行FPGA原型验证和VLSI实现。 SMIC 65 nm工艺下, 整个芯片面积为1.74 mm×1.74 mm, 工作频率为350 MHz, 可以支持实时高清(1080P@60fps)编码。     

一种适用于H.264的整像素运动估计算法

该文针对H264视频编码标准中的多种块模式帧间预测，提出了一种新的整像素运动估计算法．本算法具有易于软硬件实现的特点，且在保持了编码器原有的率失真特性的同时，可显著提高编码器编码速度，在一般PC机环境下，QCIF图像编码速度约为20～50f／s．     

基于H.264/AVC的快速运动估计改进算法

H.264/AVC中基于块的运动估计是运算量最大的模块.提出了一种基于UMHexagonS的改进整像素快速运动估计算法,该算法改进了UMHexagonS的搜索模板和搜索层,较大幅度减少了整像素运动估计搜索的点数,提高了运动估计效率.实验结果表明,在保持大致一样的率失真性能前提下,算法比UMHexagonS算法减少了20%的搜索点数,更适于实时视频编码.     

H.264运动估计整像素部分算法及硬件实现

根据图像序列运动矢量时间、空间分布特性,针对H.264图像压缩提出了一种基于六边形搜索派生的运动估计快速算法,采用双六边形与小菱形结合的搜索模板,减少了搜索点数,降低了运算复杂度.算法部分和编码器其他部分的Verilog模块结合在FPGA上进行了仿真,结果表明,该算法与全搜索、六边形搜索、菱形搜索和不对称十字与多六角形网格混合搜索等算法相比较,在保证图像质量的前提下,具有减少运算量和复杂度的优点.     

H.264中亚像素运动估计算法的优化

通过对H.264参考模型JM61 e中运动估计算法进行分析,对整像素、1/2像素和1/4像素搜索提出了改进策略。采用自适应阈值搜索停止算法,减少了运动估计的搜索次数,且保持运动估计的精度不变。采用自适应阈值搜索停止算法,减少了运动估计搜索次数,并且基本保持运动估计的精度不变。实验结果表明,该策略在重建图像质量略有下降的情况下明显提高了编码速度。     

基于运动估计的H.264/AVC BU层码率控制算法

为解决H.264/AVC视频编码标准中码率预测不准确的问题,基于JM80提出了一种改进的BU层码率控制算法.该算法假设编码复杂度均匀分布在图像宏块的每个点上,根据宏块运动矢量预测出下一帧的编码复杂度,进而预测出宏块的量化步长和输出比特数的关系,因而比JM80采用的模型更直接和准确.该算法同时采用基于Lagrange乘子法的率失真最优准则的比特分配策略.仿真结果显示出经该算法控制后的输出码率非常接近目标码率,且和JM80中方法相比,对所有测试序列都有明显的峰值信噪比(PSNR)增益.     

基于H.264/AVC的一种快速运动估计算法

H.264/AVC编码采用可变块尺寸运动估计,具有更好的压缩性能,但计算复杂度急剧增加,限制了其应用范围。笔者将MVFAST算法思想引入H.264/AVC,利用相邻块的相关性和模式应用概率,加快分割模式选择速度,并选定初始运动矢量,根据其运动类型选用不同的搜索模板进行块匹配,大大减少了运动估计的运算量。实验结果表明,在不影响图像质量和输出码率的前提下,该算法显著减少了运动估计时间,有效提高了编码速度。     

H.264运动估计算法研究

针对H.264编码中最耗时的运动估计模块,详细论述运动估计原理和一些经典运动估计算法思想.在理论研究的基础上,采用Visual C++6.0编程语言实现相应的算法.利用实现算法和不同测试序列进行试验,并对试验结果进行分析和对比.结果表明:全搜索算法的匹配效果最好,菱形搜索算法效率最高.     

基于H.264运动估计算法的研究与优化

在相同的重建图像质量下,H.264比H.263节约50%左右的码率.但是H.264获得优越性能的代价是计算复杂度增加.运动估计是视频压缩中的关键技术,占视频编码计算总量的50%以上.然而一般的运动估计算法在获得较高准确度的同时,常常伴随着较大的计算量,所以,本文的算法就是在清华大学推出的经典运动估计算法UMHexagons的基础上进行的改进,使其在图像准确性与计算复杂度之间达到较好的平衡.     

面向H.264的快速运动估计算法

最新的H.264视频编码标准的性能比先前的相关标准有很大的提高.但增加了编码器的复杂度.尤其是使用穷举搜索算法的时候,运动估计和模式判定占用相当多的编码时间,从而降低了编码器的速度.该文提出了一种面向 H.264 的快速整像素运动估计算法-UCMRGS算法.该算法使用多分辨率网格搜索策略,结合运动矢量预测和非对称交叉搜索,有效地降低了运动估计的计算量,同时保证非常好的视频质量.实验结果表明,该文提出的快速运动估计算法,可以大大提高MPEG-4 AVC/H.264编码器的运行速度,相比穷举运动搜索算法视频质量没有下降.     

H.264运动估计的自适应提前退出算法

为了克服视频编码标准H.264中运动估计运算量大的困难,针对H.264编码的特点,提出了利用4×4Hadamard变换信息进行全零块判断及对运动估计代价门限的自适应估计方法.在此基础上,给出了3个提前退出的判断准则以及结合提前退出技术的快速运动估计算法.实验表明,在编码性能损失很小的条件下,可以使得运动搜索块匹配的运算量在通常快速运动搜索算法基础上再下降30%～70%.同时,由于这种提前退出技术可以结合不同的快速运动估计算法,具有一定的通用性.     

基于H.264标准的运动估计算法研究

目的 通过分析经典运动估计算法,并归纳其技术要点比较总结其优缺点,提出一种快速运动估计算法.方法 利用小菱形(SDSP)模板和六边形(HSP和VSP)组合模板自适应地进行模板匹配搜索.结果 充分利用序列图像的时间、空间相关性进行运动类型的划分,并进行了起点预测,实现了快速运动算法.结论 仿真卖验证明该改进算法在保证重构图像质量基本不变的情况下,减少了运动搜索点数,提高了运动搜索速度,缩短了运动搜索的时间.     

Improved diamond search algorithm for H.264/AVC video coding standard

Diamond search （DS） is an excellent fast block matching motion estimation （BMME） algorithm. In this paper, we propose an improved diamond search （IDS） algorithm, which revises the two search patterns of DS. The proposed algorithm is compared with several mainstream algorithms. The simulation results show that the proposed algorithm over DS can be up to 20% gain on speedup on average, while maintain the similar or even better quality, both objectively and subjectively. The proposed algorithm is also competitive with other fast algorithms.     

应用于H.264/JVT/AVC中的解块滤波结构的算法实现

根据H.264/JVT/AVC的要求,设计了一个有效的解块滤波的硬件结构.我们使用具有可配置数据通道的8×4 8-b it移位寄存器来提供滤波器(并行输入,并行输出的F IR滤波器)所需要的水平和竖直方向上的数据,设计了两个SRAM片,一个存放当前图像数据,另一个存放相关联的数据.在0.25微米技术下的综合结果是:19.1K门(不包含96×32和64×32的两个SRAM),100 MH z.此硬件结构也可以完成720 p,30 MH z的滤波要求.     

一种新的H.264/AVC标量量化并行VLSI结构(英文)

针对H.264视频编码标准关键技术52级标量量化的VLSI实现中,综合考虑速度和面积因素,传统结不适用H.264在高速高并行编码应用中的实时要求,通过采用部分CSD码无符号压缩移位加法树、参考电平连线、对量化系数和步长重新进行分组分段编码等方法,有效替代了H.264标量量化过程中出现的矩阵乘法、查表、除法等不利于硬件加速的算法,提出了一种非常适合流水加速的基于4×4块并行的VLSI结构,通过控制级联加法器级数就可以有效调节其速度性能,当级数为2时,其块处理速率可以达到121.6 MHz ,能够满足4096×2304 @120 Hz视频的实时处理要求。该结构在面积和功耗方面较传统结构也有较大的改进,采用SMIC 0.13μm工艺单元库,综合时钟频率设为100 MHz时,等效门和功耗分别节省了38 %和30 %。     

H.264中树状结构运动估计的连续消除算法

为减少视频编码标准 H.2 6 4中树状结构运动估计的高运算复杂度 ,将连续消除算法 (SEA )应用于树状结构的运动估计中。在性能完全相同的条件下 ,与 H.2 6 4整像素运动矢量全搜索算法相比 ,其块匹配运算量减少到原来的 1%～ 2 0 %。利用不同大小块之间因部分重叠 ,其运动矢量具有更强相关性的特点。提出了一种简单有效地确定运动矢量搜索初值的方法 ,并应用两种快速的目标运动矢量判定方法 ,改进了 SEA算法。在性能损失可以忽略的情况下 ,进一步将基本 SEA运算量降低到全搜索块匹配运算量的 0 .3%～4 %。     

H.264/AVC帧内预测器的VLSI实现

提出了一种帧内预测电路的实现方法,在舍弃了平面预测模式情况下,通过多路选择器选择不同加法路径,和大量共用加法器,以较小代价实现了帧内预测所有剩余的预测模式。在基于SMIC CMOS 0.18 μm最坏工艺条件下,电路规模仅为4000门,关键路径延迟为5.7 ns。     

Improved Adaptive Interpolation Filter for H.264/AVC

Motion compensation with adaptive interpolation filters (AIF) was developed to compensate for temporary varieties in the aliasing of video signals and improve the coding efficiency. The AIF achieves better RD performance than common static interpolation filtering by exploiting the statistics in the reference frames’ local auto-correlation and the local cross-correlation between the current encoding frame and the reference frames. This paper presents an interpolation filter buffering structure that derives the current encoding frame’s interpolation filters from the filters of previous frames. The number of encoding bits for the filter coefficients is reduced by encoding only the differences between the current filter coefficients and the corresponding buffered filter coefficients. Experimental results show that in comparison with the AIF in the current "key technical area" (KTA) reference software, this interpolation filter buffering structure further improves all the test sequences (with up to 2.87% bit rate saving) with negligible computational increase.