高吞吐率的高效视频编码熵编码并行硬件架构设计

针对超高清视频编码的实时性需求以及高效视频编码熵编码系统中存在的数据吞吐率瓶颈,提出了一种基于波前并行处理(WPP)技术的硬件架构,在提高编码并行度的同时保留了行与行的依赖性,提升了编码系统的数据吞吐率与压缩效率。该架构可以进行三线程编码树单元同步编码,提高了近3倍的编码并行性;采用同步更新单元保证线程之间概率模型的同步更新;单线程内的概率模型支持多个二元的符号的并行更新;初始化单元支持对多种模式下编码单元的概率初始化;支持在线模式和离线模式,可以更好地平衡熵编码与其他模块的吞吐差异。本设计实现的熵编码器单周期处理的平均数据量为5b,在SMIC 55nm工艺下,其综合频率达到300MHz,吞吐率为1 512Mb/s,与参考设计相比,数据吞吐率提升了89%。本设计提出的熵编码器性能满足超高清视频的实时编码需求。