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电路与系统专业优秀论文电路与系统专业优秀论文 AVSAVS 解码器帧内预测和环路滤波器硬件解码器帧内预测和环路滤波器硬件设计与实现设计与实现关键词：关键词：AVSAVS 解码器解码器 帧内预测帧内预测 环路滤波环路滤波 自适应流水线自适应流水线 硬件设计硬件设计摘要：数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的 数字电视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属 高效的第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简 洁AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加 上实际应用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑 战 本文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算 法，提出了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构自适应帧 内预测硬件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中 的参考样本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模式预测值的计算环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上 存储器和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样 本值，用改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤 波样本的行列转置，利用门控时钟降低功耗。

采用自项向下的设计方法，使 用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 RTL 级建模，以 参考模型 RM52j 为基础建立了正确的 C_model使用 SystemVerilog 语言结合 Mentor 公司的高级验证方法学（AVM）搭建验证平台对设计进行功能验证，采 用了事务级的验证策略，使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性该 验证平台能够极大的提高验证效率，其组件具有可重用性使用 Synopsys 公司 的仿真工具 VCS 和 Mentor 公司的仿真工具 ModelSim 对两个模块进行功能仿真 采用中芯国际（SMIC）的 0.18μm 工艺库，用 Synopsys 的 DesignCompile 进行 逻辑综合，采用了合适的综合策略和优化手段 综合和验证的结果表明，上 述两个模块的设计达到了本课题要求的目标正文内容正文内容数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的数 字电视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属高 效的第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简洁。

AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加上实 际应用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑战 本文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算法，提 出了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构自适应帧内预测 硬件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中的参考 样本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模式预测值的计算环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上存储器 和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样本值， 用改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤波样本 的行列转置，利用门控时钟降低功耗 采用自项向下的设计方法，使用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 RTL 级建模，以参 考模型 RM52j 为基础建立了正确的 C_model使用 SystemVerilog 语言结合 Mentor 公司的高级验证方法学（AVM）搭建验证平台对设计进行功能验证，采 用了事务级的验证策略，使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性。

该 验证平台能够极大的提高验证效率，其组件具有可重用性使用 Synopsys 公司 的仿真工具 VCS 和 Mentor 公司的仿真工具 ModelSim 对两个模块进行功能仿真 采用中芯国际（SMIC）的 0.18μm 工艺库，用 Synopsys 的 DesignCompile 进行 逻辑综合，采用了合适的综合策略和优化手段 综合和验证的结果表明，上 述两个模块的设计达到了本课题要求的目标 数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的数字电 视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属高效的 第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简洁AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加上实际应 用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑战 本 文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算法，提出 了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构自适应帧内预测硬 件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中的参考样 本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模 式预测值的计算。

环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上存储器和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样本值，用 改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤波样本的 行列转置，利用门控时钟降低功耗 采用自项向下的设计方法，使用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 RTL 级建模，以参 考模型 RM52j 为基础建立了正确的 C_model使用 SystemVerilog 语言结合 Mentor 公司的高级验证方法学（AVM）搭建验证平台对设计进行功能验证，采 用了事务级的验证策略，使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性该 验证平台能够极大的提高验证效率，其组件具有可重用性使用 Synopsys 公司 的仿真工具 VCS 和 Mentor 公司的仿真工具 ModelSim 对两个模块进行功能仿真 采用中芯国际（SMIC）的 0.18μm 工艺库，用 Synopsys 的 DesignCompile 进行逻辑综合，采用了合适的综合策略和优化手段 综合和验证的结果表明，上 述两个模块的设计达到了本课题要求的目标。

数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的数字电 视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属高效的 第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简洁AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加上实际应 用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑战 本 文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算法，提出 了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构自适应帧内预测硬 件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中的参考样 本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模 式预测值的计算环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上存储器和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样本值，用 改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤波样本的 行列转置，利用门控时钟降低功耗 采用自项向下的设计方法，使用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 RTL 级建模，以参 考模型 RM52j 为基础建立了正确的 C_model。

使用 SystemVerilog 语言结合 Mentor 公司的高级验证方法学（AVM）搭建验证平台对设计进行功能验证，采 用了事务级的验证策略，使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性该 验证平台能够极大的提高验证效率，其组件具有可重用性使用 Synopsys 公司 的仿真工具 VCS 和 Mentor 公司的仿真工具 ModelSim 对两个模块进行功能仿真 采用中芯国际（SMIC）的 0.18μm 工艺库，用 Synopsys 的 DesignCompile 进行 逻辑综合，采用了合适的综合策略和优化手段 综合和验证的结果表明，上 述两个模块的设计达到了本课题要求的目标 数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的数字电 视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属高效的 第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简洁AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加上实际应 用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑战 本 文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算法，提出 了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构。

自适应帧内预测硬 件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中的参考样 本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模 式预测值的计算环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上存储器和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样本值，用 改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤波样本的 行列转置，利用门控时钟降低功耗 采用自项向下的设计方法，使用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 RTL 级建模，以参 考模型 RM52j 为基础建立了正确的 C_model使用 SystemVerilog 语言结合 Mentor 公司的高级验证方法学（AVM）搭建验证平台对设计进行功能验证，采 用了事务级的验证策略，使用了随机约束和功能覆盖率等验证技术新特性该 验证平台能够极大的提高验证效率，其组件具有可重用性使用 Synopsys 公司 的仿真工具 VCS 和 Mentor 公司的仿真工具 ModelSim 对两个模块进行功能仿真 采用中芯国际（SMIC）的 0.18μm 工艺库，用 Synopsys 的 DesignCompile 进行逻辑综合，采用了合适的综合策略和优化手段。

综合和验证的结果表明，上 述两个模块的设计达到了本课题要求的目标 数字音视频编解码标准--先进音视频编码标准（AVS）是我国自主制定的数字电 视、IPTV 等音视频系统的基础性标准AVS 标准第 2 部分（AVS-P2）属高效的 第二代视频编码技术，拥有与 H.264 近似的压缩性能，并且实现方案简洁AVS 标准的编码效率得到了极大提高，但其运算复杂度也大为增加，再加上实际应 用环境中实时运算的限制，对视频解码器的硬件实现提出了巨大的挑战 本 文研究了 AVS 标准，详细分析了帧内预测算法和去块效应环路滤波算法，提出 了实现自适应帧内预测模块和环路滤波器模块的硬件架构自适应帧内预测硬 件架构采用 8×8 块级自适应流水线，利用滑动窗口获取片上存储器中的参考样 本，使用 8 个并行的处理单元计算预测值，用脉动阵列实现复杂色度 Plane 模 式预测值的计算环路滤波器模块采用 5 级流水线架构，使用由片上存储器和 AHB 总线接口 SDRAM 存储控制器组成的层次化存储器管理模块管理样本值，用 改进的边界滤波顺序解决了流水线冲突问题，用转置模块实现边界滤波样本的 行列转置，利用门控时钟降低功耗。

采用自项向下的设计方法，使用 Verilog 硬件描述语言完成了帧内预测模块和环路滤波器的 。