复旦大学开源芯片设计--H.265/HEVC Encoder IP Core V2.0-技术博客集

复旦大学开源芯片设计--H.265/HEVC Encoder IP Core V2.0
编程技术 / houtizong 发布于 3年前 900

solidot1560994701 写道 "开源H.265 硬件视频编码器 H.265 Video Encoder IP Core V2.0。H.265 Video Encoder IP Core 是开源的H.265硬件视频编码器，实现了H.265（或叫HEVC）的大部分功能。它由复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室（State Key Lab of ASIC & System，Fudan University）视频图像处理实验室（VIP Lab）范益波教授研究团队开发完成，并开放源代码。任何组织个人可以无偿使用上述代码用于研究和生产目的，VIP Lab将会持续更新并维护H.265硬件视频编码器的开发。

基本FEATURE

HEVC/H.265 Main Profile
YUV 4:2:0
Bitdepth：8
4K@30fps, 400MHz
GOP: I/P
CTU: 64x64
CU: 8x8~64x64
PU: 4x4~64x64
TU: 4x4/8x8/16x16/32x32
1/4 Sub-pixel
Search range：64
All 35 Intra prediction mode
CABAC
Deblocking Filter
SAO（Sample Adaptive Offset）
Rate control: CBR/VBR（Software-based)
Rate control: CTU level（Hardware-based)
SKIP/MERGE
Intra CTU in Inter frame

本次更新内容

H265ENC V2.0 功能更新内容

h265enc v2.0a.更新I/P帧预测算法、硬件流水线，优化编码效率b.修复原有代码中的bugc.RTL V2.0经过nLint语法检查，fix error及warning等d.经过DC综合，满足400MHz，fix critical path，warninge.IP Core V2.0经过FPGA验证编码正确
PreI – Intra mode decisiona.新增CTU-level Rate control，根据CABAC已编码的码流大小，动态调整当前CTU的QP大小
PosI – Intra partition decisiona.基于原始像素做预测b.基于SATD的distortion，以及简化的rate计算，提升编码效率
IME – Integer motion estimationa.IME 参数可配置，通过ime_cfg.dat，配置搜索范围以及搜索中心搜索形状等b.搜索范围扩大至±64c.通过H-V reference SRAMs，支持45°等倾斜的搜索角度d.通过Bits Truncation，将像素值从8bit截到4bit，PSNR损失不到1dB，面积和功耗能大幅度减小
FME – Fractional motion estimationa.新增SKIP/MERGE判决，基于SATD的cost计算判决当前CU块是否SKIPb.fix插值公式bug
REC – Reconstruction loopa．支持Intra CTU in Inter Frame，可通过PosI及FME的cost判断当前CTU是Intra或者Inter编码b．支持SKIP，即预测值直接作为重建值c．整理DCT代码，并修复其中bug
DBSAO – Deblocking filter & sample adaptive offseta.更新DB中滤波顺序，去除原有DB中的转置memoryb.新增SAO EO模式计算
CABAC – Entropy codinga.更新代码，修复其中bugsb.支持SKIP、MERGE、Intra CTU in Inter Frame等c.去除ROM

新增测试项目

相较于第一版的RTL，我们在第二版中做了更为充分的测试，确认在各种情况下都能正确完成编码。测试序列中，我们采用了六个HEVC官方测试序列，从416x240到3840x2160等不同分辨率的视频序列。 BlowingBubbles: 416x240 BasketballDrill: 832x480 ChinaSpeed: 1024x768 FourPeople: 1280x720 BasketballDrive: 832x480 TouchDownPass: 3840x2160也在不同QP下完成了上述所有测试序列的测试工作：10， 17， 22， 27， 32， 37， 42， 47， 51。测试过程中发现的各个模块的bug也已修复，并通过了上述所有测试序列以及QP的测试。关于VIP LAB

复旦大学VIP实验室专注于从事下一代视频、图像、AI硬件处理器研究，包括超高清视频、图像编解码器（CODEC IP），图像处理器（ISP IP），神经网络处理器（NN IP）等。实验室网站 http://soc.fudan.edu.cn/vip

代码下载

http://openasic.org/topic/71/h265-video-encoder-rtl-ip-core-version-2-0。

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<div> <a href="http://openasic.org/">solidot1560994701</a> 写道 "开源H.265 硬件视频编码器 H.265 Video Encoder IP Core V2.0。H.265 Video Encoder IP Core 是开源的H.265硬件视频编码器，实现了H.265（或叫HEVC）的大部分功能。它由<a href="http://fudan.edu.cn/">复旦大学</a><a href="http://me.fudan.edu.cn/" rel="nofollow">专用集成电路与系统国家重点实验室</a>（State Key Lab of ASIC &amp; System，Fudan University）<a href="http://soc.fudan.edu.cn/vip" rel="nofollow">视频图像处理实验室</a>（VIP Lab）<a href="http://soc.fudan.edu.cn/fanyibo.htm" rel="nofollow">范益波</a>教授研究团队开发完成，并开放源代码。任何组织个人可以无偿使用上述代码用于研究和生产目的，VIP Lab将会持续更新并维护H.265硬件视频编码器的开发。基本FEATURE<ul style="box-sizing: border-box; margin-top: 0px; margin-bottom: 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">HEVC/H.265 Main Profile</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">YUV 4:2:0</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Bitdepth：8</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">4K@30fps, 400MHz</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">GOP: I/P</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">CTU: 64x64</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">CU: 8x8~64x64</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">PU: 4x4~64x64</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">TU: 4x4/8x8/16x16/32x32</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">1/4 Sub-pixel</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Search range：64</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">All 35 Intra prediction mode</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">CABAC</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Deblocking Filter</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">SAO（Sample Adaptive Offset）</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Rate control: CBR/VBR（Software-based)</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Rate control: CTU level（Hardware-based)</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">SKIP/MERGE</li><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">Intra CTU in Inter frame</li></ul>本次更新内容<ul style="box-sizing: border-box; margin-top: 0px; margin-bottom: 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><li style="box-sizing: border-box; list-style-type: disc;">H265ENC V2.0 功能更新内容</li></ul><ol style="box-sizing: border-box; margin-top: 0px; margin-bottom: 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><li style="box-sizing: border-box;">h265enc v2.0a.更新I/P帧预测算法、硬件流水线，优化编码效率b.修复原有代码中的bugc.RTL V2.0经过nLint语法检查，fix error及warning等d.经过DC综合，满足400MHz，fix critical path，warninge.IP Core V2.0经过FPGA验证编码正确</li><li style="box-sizing: border-box;">PreI – Intra mode decisiona.新增CTU-level Rate control，根据CABAC已编码的码流大小，动态调整当前CTU的QP大小</li><li style="box-sizing: border-box;">PosI – Intra partition decisiona.基于原始像素做预测b.基于SATD的distortion，以及简化的rate计算，提升编码效率</li><li style="box-sizing: border-box;">IME – Integer motion estimationa.IME 参数可配置，通过ime_cfg.dat，配置搜索范围以及搜索中心搜索形状等b.搜索范围扩大至±64c.通过H-V reference SRAMs，支持45°等倾斜的搜索角度d.通过Bits Truncation，将像素值从8bit截到4bit，PSNR损失不到1dB，面积和功耗能大幅度减小</li><li style="box-sizing: border-box;">FME – Fractional motion estimationa.新增SKIP/MERGE判决，基于SATD的cost计算判决当前CU块是否SKIPb.fix插值公式bug</li><li style="box-sizing: border-box;">REC – Reconstruction loopa．支持Intra CTU in Inter Frame，可通过PosI及FME的cost判断当前CTU是Intra或者Inter编码b．支持SKIP，即预测值直接作为重建值c．整理DCT代码，并修复其中bug</li><li style="box-sizing: border-box;">DBSAO – Deblocking filter &amp; sample adaptive offseta.更新DB中滤波顺序，去除原有DB中的转置memoryb.新增SAO EO模式计算</li><li style="box-sizing: border-box;">CABAC – Entropy codinga.更新代码，修复其中bugsb.支持SKIP、MERGE、Intra CTU in Inter Frame等c.去除ROM</li></ol>新增测试项目&nbsp;相较于第一版的RTL，我们在第二版中做了更为充分的测试，确认在各种情况下都能正确完成编码。测试序列中，我们采用了六个HEVC官方测试序列，从416x240到3840x2160等不同分辨率的视频序列。&nbsp; &nbsp;BlowingBubbles: 416x240&nbsp; &nbsp;BasketballDrill: 832x480&nbsp; &nbsp;ChinaSpeed: 1024x768&nbsp; &nbsp;FourPeople: 1280x720&nbsp; &nbsp;BasketballDrive: 832x480&nbsp; &nbsp;TouchDownPass: 3840x2160也在不同QP下完成了上述所有测试序列的测试工作：10， 17， 22， 27， 32， 37， 42， 47， 51。测试过程中发现的各个模块的bug也已修复，并通过了上述所有测试序列以及QP的测试。关于VIP LAB<p style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);">复旦大学VIP实验室专注于从事下一代视频、图像、AI硬件处理器研究，包括超高清视频、图像编解码器（CODEC IP），图像处理器（ISP IP），神经网络处理器（NN IP）等。实验室网站&nbsp;<a href="http://soc.fudan.edu.cn/vip" rel="nofollow" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: transparent;">http://soc.fudan.edu.cn/vip</a><p style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);">代码下载<p style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);"><a href="http://openasic.org/topic/71/h265-video-encoder-rtl-ip-core-version-2-0" rel="nofollow" style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(51, 122, 183); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: transparent;">http://openasic.org/topic/71/h265-video-encoder-rtl-ip-core-version-2-0</a>。<p style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);">关注我们<p style="box-sizing: border-box; margin: 0px 0px 10px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Roboto, &quot;Helvetica Neue&quot;, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; background-color: rgb(255, 255, 255);">微信公众号： OpenASIC"</div>

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