视频编解码芯片设计原理

本书主要介绍视频编解码芯片的设计，以HEVC视频编码标准为基础，介绍编解码芯片的整体硬件架构设计以及各核心模块的算法优化与硬件流水线设计。其中包括帧内预测、整像素运动估计、分像素运动估计、重建环路、环路滤波、熵编码和熵解码等。同时，本书还进一步介绍了参考帧压缩、率失真优化、码率控制、解码错误恢复、图像质量评估等标准未规定但属于编解码芯片设计中需要考虑的重要内容。最后，本书还介绍了面向VR的视频编码技术、基于神经网络的图像与视频编码技术，以及作者所在实验室的开源硬件编码器IP核。
本书可作为集成电路科学与工程、电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术等学科的研究生教材，也可作为从事视频编解码芯片研究工作的科研人员的参考书。

前言
第1章 概论
1.1 视频的组成
1.2 色彩空间
1.3 数据冗余与视频编码
1.4 编码单元与编码层次
1.5 视频编码的国际标准
参考文献
第2章 视频编码技术框架与标准
2.1 视频编码技术框架
2.1.1 块划分
2.1.2 预测
2.1.3 变换编码
2.1.4 量化
2.1.5 熵编码
2.1.6 重建环路与环路滤波
2.2 H.26x标准
2.2.1 H.261
2.2.2 H.263
2.2.3 H.264/AVC
2.2.4 H.265/HEVC
2.2.5 H.266/VVC
2.3 其他视频编码标准
2.3.1 MPEG-x标准
2.3.2 AVS标准
2.3.3 AV1标准
2.3.4 EVC标准
参考文献
第3章 视频编解码芯片架构
3.1 概述
3.1.1 芯片成本
3.1.2 实现流程及等价性检查
3.1.3 软硬件编码器的区别
3.1.4 敏捷架构
3.2 层次结构
3.2.1 X001 CDC P
3.2.2 K001 ENC P
3.2.3 K001 DEC P
3.2.4 敏捷设计策略
3.3 架构优化
3.3.1 RMD
3.3.2 IME
3.3.3 FME
3.4 性能评估
参考文献
第4章 帧内预测
4.1 概述
4.1.1 基本原理
4.1.2 现有成果
4.1.3 设计考量
4.2 算法优化
4.2.1 计算失真的优化
4.2.2 计算码率的优化
4.2.3 搜索模式的优化
4.3 VLSI实现
4.3.1 VLSI实现概述
4.3.2 行列存储器
4.3.3 并发存储器
4.3.4 预测引擎
4.3.5 搜索调度器
4.3.6 性能评估
参考文献
第5章 整像素运动估计
5.1 概述
5.1.1 基本原理
5.1.2 现有成果
5.1.3 设计考量
5.2 算法优化
5.2.1 搜索起始点
5.2.2 参考窗形状
5.2.3 降采样搜索
5.2.4 基于微代码的整像素运动估计架构
5.3 VLSI实现
5.3.1 寻址控制逻辑
5.3.2 水平垂直参考像素存储器
5.3.3 参考像素阵列更新逻辑
5.3.4 转置寄存器
5.3.5 像素截位
5.3.6 性能评估
参考文献
第6章 分像素运动估计
6.1 概述
6.1.1 基本原理
6.1.2 现有成果
6.2 算法优化
6.2.1 搜索方法
6.2.2 粗略运动向量预测
6.3 VLSI实现
6.3.1 插值
6.3.2 代价估计
6.3.3 性能评估
参考文献
第7章 重建环路
7.1 概述
7.1.1 基本原理
7.1.2 现有成果
7.1.3 设计考量
7.2 VLSI实现的模块优化
7.2.1 变换与反变换模块
7.2.2 转置存储器
7.2.3 量化与反量化模块
7.2.4 并发存储器
7.3 VLSI实现的架构优化
7.3.1 重建环路周期计算


7.3.2 TU/PU划分和4×4专用通路

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