● 摘要
运动补偿模块是视频编解码芯片中的核心模块，利用图像时域的相关性对运动的图像进行帧间预测和补偿，一般来讲，在整个解码器中，运动补偿模块往往是占用硬件复杂度最高、功耗最大的模块。本文基于视频芯片的开发项目，完成一个运动补偿模块的设计以及验证。本文从视频标准的解码器的系统设计方案入手，确定了运动补偿模块的功能和接口。运动补偿模块的控制流与数据流采用分离设计的方法，控制机制采用高性能的独热码有限状态机实现，数据的运算和存储采用独立分时复用的运算单元和寄存器阵列完成。 对于运动补偿解码需要的存储，采用映射算法设计。亮度与色度的运动向量补偿直接从比特流中解码计算得出。运动向量单元采用软件可配置方法设计，选用各种色度运动向量的计算模式。这种设计方法不仅易于兼容已有的各种计算方法，而且可以通过简单修改配置软件适用于以后的新版本。 运动补偿模块中的采样插值不仅支持传统的二分之一采样模式，还是在硬件级别支持四分之一采样模式和全局运动补偿。在几乎不影响图像品质的前提下，对全局运动补偿算法进行变换，得到简化算法。利用全局运动补偿和四分之一采样模式不在同一个块内并存的特点，将两者算法分别进行分解，复用采样插值运算单元，从而降低电路面积。采样插值单元采用流水线结构设计。 电路设计采用高级电路描述语言Verilog HDL描述实现，使用Altera Cyclone2 EP2C35 FPGA验证,基于PCI 总线架构，包含该运动补偿模块的视频解码器通过了MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4的一致性测试。设计使用Modelsim ,Quartus2,软件、进行验证测试。 本项目完成视频解码芯片中运动补偿模块的实现,从硬件结构到验证仿真,在FPGA上通过测试,基本实现其功能.
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