吉林大学学报(信息科学版)

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面向 HEVC 的高效插值滤波 VLSI 架构设计

王 刚 1,2 , 陈贺新 1 , 陈绵书 1   

  1. 1. 吉林大学 通信工程学院, 长春 130022; 2. 白城师范学院 机械工程学院, 吉林 白城 137000
  • 收稿日期:2016-11-10 出版日期:2017-05-25 发布日期:2017-06-07
  • 通讯作者: 陈绵书(1973— ), 男, 辽宁海城人, 吉林大学副教授, 博士, 硕士生导师, 主要从事普适环境下的安全研究, (Tel)86- 13019218533(E-mail)chenms@ jlu. edu. cn。
  • 作者简介: 王刚(1980— ), 男, 吉林榆树人, 白城师范学院副教授, 吉林大学博士研究生, 主要从事视频编码研究, (Tel)86- 13304368720(E-mail)wgzh198081@163. com; 陈贺新(1949— ), 男, 吉林白城人, 吉林大学教授, 博士生导师, 主要从事 视频与数码处理、 音视频同步、 图像检索和多维矩阵研究, (Tel)86-13086825533(E-mail)chx@ jlu. edu. cn。
  • 基金资助:
     国家自然科学基金资助项目(61171078); 吉林省教育厅“十三五冶科学技术研究规划基金资助项目(吉教科合字[2016]第
    40 号); 白城师范学院重点扶持基金资助项目(Z8); 白城师范学院博士扶持基金资助项目(2016016)

Design of HEVC-Oriented High-Efficiency Interpolation Filtering VLSI Architecture

WANG Gang 1,2 , CHNE Hexin 1 , CHNE Mianshu 1   

  1. 1. College of Communication Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2. School of Mechanical Engineering, Baicheng Normal College, Baicheng 137000, China
  • Received:2016-11-10 Online:2017-05-25 Published:2017-06-07

摘要: 为满足 HEVC(High Efficiency Video Coding)标准解码器中数据高吞吐率和高访存量的要求, 提出了一种
面向 HEVC 的高效率分像素插值滤波 VLSI(Very Large Scale Integration)架构设计。 在 HEVC 标准分像素插值算
法的基础上, 构造高并行度和流水线的插值滤波 VLSI 架构; 利用滤波器系数反转对称性, 设计可复用 8 阶滤
波器结构, 以减少滤波器硬件面积; 在传统的单输入通道插值器的基础上, 设计两路并行的 8 输入插值器, 以
提高数据吞吐量。 实验结果表明, 该设计能在频率为 34. 2 MHz 下完成 1 920伊1 080@ 30 帧/ s 视频解码需求,
同时, 能够满足 3 840伊2 160@60 帧/ s 视频的实时传输。

关键词: 高效视频编码, 复用, 双通道插值滤波器, 架构设计

Abstract: As for HEVC (High Efficiency Video Coding) standard decoder, high throughput rate and high
memory access volume of data serve as bottleneck problems, design of a HEVC-oriented high-efficiency sub-pixel
interpolation filtering VLSI (Very Large Scale Integration) architecture is put forward. Based on sub-pixel
interpolation algorithm in HEVC standard, an interpolation filtering VLSI architecture characterized by high
degree of parallelism and flow line is constructed. Through utilization of inversion symmetry of filter coefficients,
a reusable order-8 filter structure is designed in order to reduce area of filter hardware. On the basis of the
traditional single-input channel interpolator, a parallel-channel 8-input interpolator is designed to improve data
throughput. Experimental result indicates tha the design can meet decoding requirements of 1 920伊1 080@
30 f/ s video at a frequency of 34. 2 MHz. And this design can meet requirements of real-time transmission of
3 840伊2 160 @60 f/ s video.

Key words: dual-channel interpolation filter,  high-efficiency video coding(HEVC), architecture design, multiplexing

中图分类号: 

  • TN919. 81