H．264解碼器中一種新穎的去塊效應濾波器設計
加入技術交流群
(1)查找表操作：取得α，β，c1參數(shù)。α，β參數(shù)均需在查找表操作之前進行基于量化參數(shù)與片級偏移參數(shù)的計算中使用。當Bs=1，2，3時，為獲取c1進行LUT操作，該操作比獲取α，β的LUT操作大3倍。
(2)當Bs=4時，需用4或5抽頭的濾波器進行濾波，原來的p，q像素值需要進行移位、相加等操作，以得到最后的結果。
3．2 流水線架構
基于上述分析，這里提出了5階流水線以提高吞吐量，見圖3。由于整個任務被分配到不同的階段實現(xiàn)，降低濾波的平均時間。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/188527.htm
4 階流水線每個階段的任務
階流水線每個階段的任務為：獲取像素與濾波強度；閾值判斷；預濾波；二次濾波；回寫。操作類型轉換與可重新配置路徑設計：首先進行操作類型的變換，使用加法與移位操作硬件替換了原來所有的乘法與除法硬件。當Bs=4時，濾波被3，4，5抽頭的濾波器執(zhí)行，盡管應用不同抽頭數(shù)目的濾波器，仍考慮硬件復用以及輸入數(shù)據(jù)路徑重新配置。由于設計中的表達式采用兩輸入加法，因而可以公用加法的中間結果。此外，通過重新配置在不同濾波抽頭系數(shù)時的加法器的輸入，達到共享資源的目的。同理，當Bs=1，2，3時，通過輸入路徑的重新配置，同樣達到共享加法與減法器，達到共享資源的目的，資源使用前后對比見表1。
5 流水線競爭與混合濾波順序
5．1 流水線競爭的原因
(1)數(shù)據(jù)競爭：當目的結果需要用作源操作數(shù)時；
(2)結構競爭：由于有限的存儲器帶寬，大量而頻繁的像素訪問需要以及存儲器的低效率管理而引起；
(3)控制競爭：相鄰邊界的濾波是相對獨立的，當一條邊界進入它的流水線階段時，它不能夠停止，直到它的第5階段新像素值回寫存儲器操作結束。控制競爭，由于分支語句或延遲等待引起的。
5．2 一種新穎的混合濾波順序
傳統(tǒng)的設計按照H．264／AVC標準使用了基本的順序濾波，沒有考慮到相鄰濾波邊界的數(shù)據(jù)重用與數(shù)據(jù)相互依賴性以及存儲器的讀與寫訪問延時，因此這里提出了新穎的濾波方法。新穎的濾波順序仍然遵守先左后右，先上后下的原則，但是考慮了相鄰邊界的數(shù)據(jù)依賴性與重用性，解決了數(shù)據(jù)冒險與結構冒險問題，避免了流水線的延遲。濾波包括亮度部分與色度部分，共48條邊界，濾波順序按照如圖4所示的從小到大的數(shù)字進行。
5．3 新穎的存儲更新策略
考慮到外部存儲器的帶寬是32位的，為了配合這里提出的邊界濾波順序，避免由于存儲器的帶寬限制而引起的結構競爭從而導致流水線出現(xiàn)延遲，這里提出了新穎的存儲器更新機制，即給不同的4×4宏塊分配不同的時隙進行像素回寫。
去塊效應模塊被分配在整個解碼模塊的最后一步實現(xiàn)，而其它的重建步驟、像幀內(nèi)濾波模塊、幀間濾波模塊均以4×4宏塊為基本單位來進行流水線處理，但是由于去塊效應濾波模塊中不同邊界之間的數(shù)據(jù)依賴關系，因而它是以整個16×16宏塊為基本單位進行濾波的。此外，只有整個16×16宏塊的像素重建完畢之后．才可以進行該宏塊的濾波，因而使用了2個SRAM，一個為像素重建提供像素；另一個為像素濾波提供像素，當一個宏塊被處理完畢，兩個SRAM交換角色，這樣避免在兩個SRAM之間傳遞數(shù)據(jù)導致的時間與功耗開銷。使用仿真工具對整個去塊效應頂層模塊DF_top進行了仿真，仿真部分結果如圖5所示。
6 結 語
使用硬件描述語言完成了設計，并在FPGA平臺上得到驗證。設計采用流水線技術，混合濾波方法，配合新穎的存儲器更新機制等方案，實時濾波頻率上限約為200 MHz，吞吐量為濾波每個16×16宏塊需要198個時鐘周期。使用HJTC，CMOS工藝，使用Syn-opsys Co．的DC工具進行綜合，時序分析以及功耗分析，結論是時序滿足收斂要求，并且完成單個宏塊的濾波消耗的能量大約為2μW，功耗得到了很大的降低。
評論