專利名稱：Avs和mpeg-2雙模解碼器中熵解碼結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多媒體視頻技術(shù)領(lǐng)域，特別是AVS和MPEG-2的熵解碼結(jié)構(gòu)電路實(shí)現(xiàn)。適用于對(duì)面積有嚴(yán)格要求的應(yīng)用，特別是便攜式移動(dòng)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
AVS (Audio Video Coding Standard)標(biāo)準(zhǔn)是《信息技術(shù)先進(jìn)音視頻編碼》系列標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱，適用于數(shù)字電視廣播、交互式存儲(chǔ)媒體、直播衛(wèi)星視頻業(yè)務(wù)、多媒體郵件、分組網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)等應(yīng)用，具有壓縮率高，點(diǎn)復(fù)雜度適中，專利成本低廉等特點(diǎn)。與MPEG2、MPEG4等標(biāo)準(zhǔn)采用靜態(tài)Huffman表進(jìn)行熵編碼不同，AVS視頻標(biāo)準(zhǔn)采用了動(dòng)態(tài)自適應(yīng)熵編碼方法來達(dá)到更好的壓縮效率，自適應(yīng)熵編碼能夠自適應(yīng)地選擇最符合動(dòng)態(tài)概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律的碼表來映射語法元素，對(duì)語法元素進(jìn)行指數(shù)哥倫布碼編碼后輸出。自適應(yīng)編碼提高了壓縮效率，但也大大增加了運(yùn)算量和實(shí)現(xiàn)難度。以往設(shè)計(jì)中，熵解碼需要大量存儲(chǔ)器存儲(chǔ)碼表，導(dǎo)致了熵解碼模塊存在面積大、使用存儲(chǔ)器多的缺點(diǎn)。另外因?yàn)锳VS和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的熵解碼過程差別較大，如何實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒復(fù)用也是研究的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題為克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中熵解碼需要大量存儲(chǔ)器存儲(chǔ)碼表，導(dǎo)致了熵解碼模塊存在面積大的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種支持AVS和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的熵解碼結(jié)構(gòu)，并在一個(gè)周期內(nèi)完成一個(gè)碼字的解碼。AVS熵解碼采用邏輯映射查表，不需要存儲(chǔ)器存儲(chǔ)碼表，大大減小了存儲(chǔ)器面積；通過復(fù)用熵解碼控制電路，進(jìn)一步減小了面積。除此之外，解碼器采用統(tǒng)一的解碼控制，每種視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)一條解碼通路，具有很好的可擴(kuò)展性。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種支持AVS和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的熵解碼電路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括單周期AVS變長(zhǎng)碼解碼通路電路，AVS邏輯映射查表電路和MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路電路。上述方案中，對(duì)于AVS變長(zhǎng)碼解碼通路結(jié)構(gòu)，零比特檢測(cè)器接收比特提取器輸出的有效變長(zhǎng)碼，統(tǒng)計(jì)哥倫布碼的前綴O的長(zhǎng)度；哥倫布碼長(zhǎng)度計(jì)算器根據(jù)前綴的長(zhǎng)度與哥倫布碼的階次k計(jì)算當(dāng)前哥倫布碼的長(zhǎng)度信息并輸出；c0denum計(jì)算單元根據(jù)哥倫布碼前綴的長(zhǎng)度和階次k計(jì)算語法元素Codenum，語法元素用來產(chǎn)生查表索引，查表索引經(jīng)過查表的映射邏輯得到RefAbsLevel、level和run。這些值被送入游程與量化值計(jì)算單元,計(jì)算得到最終游程值和量化值；同時(shí)量化值用來更新下一個(gè)哥倫布碼采用的碼表和哥倫布碼階次。解碼邏輯使用了分級(jí)結(jié)構(gòu)移位器和流水線輸出計(jì)算。上述方案中，對(duì)于AVS邏輯映射查表結(jié)構(gòu)，對(duì)于查表邏輯采用組合邏輯和一些加法器構(gòu)成查表結(jié)構(gòu)，而不是采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器。減少電路的面積。
上述方案中，對(duì)于MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路結(jié)構(gòu)，主要有DC系數(shù)解碼通路、正常系數(shù)解碼通路、換碼系數(shù)解碼通路和特殊系數(shù)解碼通路構(gòu)成。其中編碼類型選擇器根據(jù)編碼類型選擇一條通路進(jìn)行輸出，本發(fā)明采用地址分開計(jì)算的方法加快AC系數(shù)的查表過程。AC碼檢測(cè)器根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算其在碼表存儲(chǔ)器中的基地址。AC碼長(zhǎng)度計(jì)算器根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算當(dāng)前AC類型的變長(zhǎng)碼長(zhǎng)度并輸出。解碼完畢輸出run和level數(shù)組。(三)有益效果從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有一下有益效果:1.本發(fā)明的主要目的在于提供一種支持AVS和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的熵解碼結(jié)構(gòu)，其中AVS熵解碼采用邏輯映射查表，不需要存儲(chǔ)器存儲(chǔ)碼表，大大減小了存儲(chǔ)器面積。2.解碼器采用統(tǒng)一的解碼控制，每種視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)一條解碼通路，具有很好的可擴(kuò)展性。


圖1是本發(fā)明的熵解碼結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的單周期AVS變長(zhǎng)碼解碼通路。圖3是本發(fā)明的AVS邏輯映射查表。圖4是本發(fā)明的單周期MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明于提供的這種支持AVS和MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的熵解碼結(jié)構(gòu)，在一個(gè)周期內(nèi)完成一個(gè)碼字的解碼，其中AVS熵解碼采用邏輯映射查表，不需要存儲(chǔ)器存儲(chǔ)碼表，通過復(fù)用熵解碼控制電路，減小了電路面積。解碼器采用統(tǒng)一的解碼控制，每種視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)一條解碼通路，具有很好的可擴(kuò)展性。1.熵解碼電路的硬件結(jié)構(gòu)。熵解碼硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。熵解碼控制器101接收啟動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生解碼需要的參數(shù)和控制信號(hào)，然后啟動(dòng)AVS 105與MPEG2104解碼通路，并對(duì)整個(gè)解碼過程和輸出過程進(jìn)行控制106 ;比特提取器102接收熵解碼控制器發(fā)出的壓縮碼流，提取出有效比特(變長(zhǎng)碼)分別送給MPEG2解碼通路和AVS解碼通路；AVS解碼通路完成AVS變長(zhǎng)碼解碼、查表、語法元素計(jì)算和更新碼表的操作，并將AVS變長(zhǎng)碼長(zhǎng)度信息送給碼長(zhǎng)度生成器103 ；MPEG2解碼通路完成MPEG2變長(zhǎng)碼的查表與計(jì)算，并將MPEG2變長(zhǎng)碼長(zhǎng)度信息送給碼長(zhǎng)度生成器；碼長(zhǎng)度生成器計(jì)算當(dāng)前變長(zhǎng)碼的長(zhǎng)度并將該信息送給熵解碼控制器，熵解碼控制器根據(jù)該信息向前級(jí)提出新的數(shù)據(jù)請(qǐng)求；MPEG2/AVS解碼通路計(jì)算得到level和run數(shù)組，經(jīng)過重排序后輸出有效的量化值和游程值；解碼結(jié)束后熵解碼控制器發(fā)出解碼結(jié)束信號(hào)。a)單周期AVS變長(zhǎng)碼解碼通路設(shè)計(jì)。AVS變長(zhǎng)碼解碼通路如圖2所示，其工作流程如下:零比特檢測(cè)器接201收比特提取器輸出的有效變長(zhǎng)碼，統(tǒng)計(jì)哥倫布碼的前綴O的長(zhǎng)度，并將長(zhǎng)度信息輸出；哥倫布碼長(zhǎng)度計(jì)算器202根據(jù)前綴的長(zhǎng)度與哥倫布碼的階次k計(jì)算當(dāng)前哥倫布碼的長(zhǎng)度信息并輸出；C0denum計(jì)算單元206根據(jù)哥倫布碼前綴的長(zhǎng)度和階次k計(jì)算語法元素Codenum，語法元素用來產(chǎn)生查表索引，查表索引205經(jīng)過查表的映射邏輯得到RefAbsLevelUevel和run。這些值被送入游程與量化值計(jì)算單元204,計(jì)算得到最終游程值和量化值；同時(shí)量化值用來更新下一個(gè)哥倫布碼采用的碼表203和哥倫布碼階次。解碼邏輯使用了分級(jí)結(jié)構(gòu)移位器和流水線輸出計(jì)算，有助于減小解碼器規(guī)模和提高頻率，圖2的粗線表不系統(tǒng)關(guān)鍵路徑。b) AVS邏輯映射的查表過程設(shè)計(jì)。AVS邏輯映射的查表結(jié)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)CodeNum< 59，使用CodeNum作為索引查表；當(dāng)CodeNum大于等于59時(shí)，以(CodeNum_59)/2為索引查表，查表索引生成器301根據(jù)CodeNum產(chǎn)生level查表索引、run查表索引和RefAbsLevel查表索引，其分別被送入IeveI查表邏輯303、run查表邏輯和RefAbsLevel查表邏輯302，查表邏輯不采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)碼表，而是由組合邏輯電路和一些加法器組成，這樣的邏輯映射充分利用了 level之間的相關(guān)性以及run之間的相關(guān)性，大大減小了面積的開銷，查表操作一個(gè)周期完成。c) MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路設(shè)計(jì)。根據(jù)MPEG2變長(zhǎng)碼的類型，MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路可以分為DC系數(shù)解碼通路406、正常系數(shù)解碼通路、換碼系數(shù)解碼通路408和特殊系數(shù)解碼通路407。編碼類型選擇器401根據(jù)編碼類型選擇一條通路進(jìn)行輸出，本發(fā)明采用了地址分開計(jì)算的方法加快AC系數(shù)的查表過程，該方法描述如下:由于具有相同長(zhǎng)度的變長(zhǎng)碼具有相同的高位比特(關(guān)鍵字)，為其分配相同的碼表基地址，而將其不相同的低位比特作為碼表增量地址，如圖4所示。AC碼檢測(cè)器405根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算其在碼表存儲(chǔ)器403中的基地址402，同時(shí)根據(jù)該變長(zhǎng)碼的低位比特，計(jì)算得到其在碼表存儲(chǔ)器中的增量位置404，基地址和增量地址相加即得到變長(zhǎng)碼在表存儲(chǔ)器中的位置。AC碼長(zhǎng)度計(jì)算器405根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算當(dāng)前AC類型的變長(zhǎng)碼長(zhǎng)度并輸出。解碼完畢輸出run和level數(shù)組。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換，改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種AVS和MPEG-2熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)采用復(fù)用結(jié)構(gòu)，每個(gè)周期內(nèi)完成一個(gè)碼字的解碼，其主要包括AVS解碼通路，MPEG-2解碼通路，熵解碼控制器，碼長(zhǎng)生成器，重排序單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)采用組合邏輯映射查表技術(shù)，不需要存儲(chǔ)AVS碼表，其主要包含比特提取器，Codenum計(jì)算單元，哥倫布長(zhǎng)度計(jì)算單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述比特提取器的零比特檢測(cè)器接收比特提取器輸出的有效變長(zhǎng)碼，統(tǒng)計(jì)哥倫布碼的前綴O的長(zhǎng)度，并將長(zhǎng)度信息輸出；哥倫布碼長(zhǎng)度計(jì)算器根據(jù)前綴的長(zhǎng)度與哥倫布碼的階次k計(jì)算當(dāng)前哥倫布碼的長(zhǎng)度信息并輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述Codenum計(jì)算單元根據(jù)哥倫布碼前綴的長(zhǎng)度和階次k計(jì)算語法元素Codenum，語法元素用來產(chǎn)生查表索引，查表索引經(jīng)過查表的映射邏輯得到RefAbsLevel、level和run,這些值被送入游程與量化值計(jì)算單元，計(jì)算得到最終游程值和量化值；同時(shí)量化值用來更新下一個(gè)哥倫布碼采用的碼表和哥倫布碼階次，解碼邏輯使用了分級(jí)結(jié)構(gòu)移位器和流水線輸出計(jì)算，有助于減小解碼器規(guī)模和提高頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述組合邏輯映射查表技術(shù)在硬件實(shí)現(xiàn)中，level查表邏輯、run查表邏輯和RefAbsLevel查表邏輯等的查表邏輯不采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)碼表，而是由組合邏輯電路和一些加法器組成，這樣的邏輯映射充分利用了 level之間的相關(guān)性以及run之間的相關(guān)性，減小了面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述MPEG2解碼通路的MPEG2變長(zhǎng)碼解碼通路可以分為DC系數(shù)解碼通路、AC系數(shù)解碼通路、正常系數(shù)解碼通路、換碼系數(shù)解碼通路和特殊系數(shù)解碼通路和編碼類型選擇器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的AVS熵解碼結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述AC系數(shù)解碼通路采用了地址分開計(jì)算的方法加快AC系數(shù)的查表過程。AC碼檢測(cè)器根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算其在碼表存儲(chǔ)器中的基地址，同時(shí)根據(jù)該變長(zhǎng)碼的低位比特，計(jì)算得到其在碼表存儲(chǔ)器中的增量位置，基地址和增量地址相加即得到變長(zhǎng)碼在表存儲(chǔ)器中的位置，AC碼長(zhǎng)度計(jì)算器根據(jù)有效變長(zhǎng)碼，計(jì)算當(dāng)前AC類型的變長(zhǎng)碼長(zhǎng)度并輸出，解碼完畢輸出run和level數(shù)組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的針對(duì)AVS和MPEG2高清視頻解碼系統(tǒng)的可復(fù)用的熵解碼結(jié)構(gòu)。該電路采用復(fù)用的結(jié)構(gòu)，每個(gè)周期內(nèi)完成一個(gè)AVS/MPEG2碼字的解碼；采用組合邏輯映射查表技術(shù)，不需要存儲(chǔ)AVS碼表；通過復(fù)用解碼控制結(jié)構(gòu)，減小了面積。對(duì)該模塊進(jìn)行了仿真和綜合，在0.18微米工藝下，頻率為166MHz，面積為9k等效邏輯門，存儲(chǔ)器使用量為3kbitROM。
文檔編號(hào)H04N7/26GK103108176SQ201110351328
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者石偉 申請(qǐng)人:深圳市德賽微電子技術(shù)有限公司