视频编解码技术在日新月异的飞速发展,为了迎合高速发展的多媒体和集成电路技术,现在的VLSI开发需要大大缩短其开发周期以提高竞争地位。一般来说,随着某个高级视频解码标准的提出,总会在第一时间有相应的硬件解码器结构。FPGA原型验证开发系统由于其相对于ASIC有着前期设计成本低,回避设计风险,便于功能验证等特点,在视频编解码系统开发中有着极大的应用空间。随着高性能视频编解码器的开发需求越来越高,对基于FPGA的高性能视频开发与原型验证系统的需求也越来越大。 本文提出了基于FPGA的高性能视频开发验证平台的设计,这一设计是在原有的MPEG-4编解码芯片开发系统的基础上进行开发和设计的,可以满足高性能视频编解码器开发的需求。其设计目标为H.264 high 4∶4∶4@4 AVS [email protected]等高端的视频编解码器的开发,支持1920×1080(4∶4∶4)的分辨率。平台具有如下的特征使其具有针对高性能视频编解码器的开发能力: ● 大规模高速可编程逻辑资源用于开发高复杂度的视频编解码器 ● 大容量高速外存储器资源用于存储高分辨率的图像数据 ● 高速数据传输通道用于传输高带宽的码流数据 ● 多种视频输入输出接口以应付不同的开发需要 ● 多种测试手段和工具以测试开发使用 ● 提供接口应用模块以提高开发验证的效率,缩短开发周期 ● 充分考虑兼容性,以应对不同目标要求的视频开发需求由于上述的特性,平台有着相当广泛的应用领域。 本文还介绍了基于高性能视频开发验证平台进行的AVS D1解码器开发设计和AVS运动矢量预测模块AGU的开发设计。并介绍了对模块进行了纯软件环境和实现后验证的方法,以确保模块内部逻辑和在平台环境中工作的正确性。本文还给出了MPEG-4编解码芯片开发系统、高性能视频开发验证平台和SMIC 0.18μm单元库三者在统一的约束条件下综合后的比较结果。 概括起来,本文的工作贡献包括以下方面: 1.总结了高性能视频编解码器开发的需求; 2.总结了原有开发系统的优势以及其缺陷和不足,并充分整合到新设计中; 3.给出了高性能视频开发与验证平台的整体设计,设计充分体现了高性能的特点,注重开发验证过程的便利性和兼容性; 4.给出了在平台上模块开发进行软件验证和综合后验证的方法; 5.在平台上进行了视频编解码器模块的开发和设计,并给出了新旧平台与标准单元库之间综合的比较结果。