基于FPGA/SoC的AVS 3D实时解码器设计与实现

AVS 3D实时解码器在FPGA/SoC平台上的设计与实现是一项重要的技术突破，它结合了AVS音频视频编码标准（Audio Video Coding Standard）和三维立体视频技术。AVS标准是中国自主研发的第二代编码标准，而针对3D视频，工作组提出了双目立体视频编解码方案，这是一种创新的编码方式，旨在提供更高质量的立体视觉体验。 设计的核心在于利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）硬件加速模块来加速双目立体ES流（Enhanced Side-by-Side，一种3D视频流格式）的语法元素解析。FPGA以其高度可编程性和高效计算能力，能够实现高效的并行处理，提升解码速度。在这个项目中，选择的SoC开发板是Xilinx ZYNQ 7020，这是一款嵌入式系统芯片，拥有两个M9处理核心，具有高度集成、强大控制能力和通用软件支持的特点。 设计过程分为两个主要部分：首先，一个主PS（Processing System）负责与外部接口通信，管理解码图像显示，并协调整个解码过程；其次，由一个从PS以及多个硬件加速模块（包括ES流语法解析、算术码解码和变长码解码等）共同执行AVS双目拼接解码算法。这种协同工作模式使得在FPGA/SoC平台上实现了AVS 3D实时解码器，能够实现实时且高效的3D视频解码。 算法流程方面，AVS 3D解码器采用了双目拼接算法，从3DES流中同时提取左、右视点的信息。解码过程以帧为单位进行，类似于单路AVS解码器，但涉及到立体视觉处理，如视点分离后对基本层图像进行水平维度的上采样插值，以提升增强层图像的分辨率。 为了进一步优化性能，设计了一个CABAC（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）和CAVLC（Context Adaptive Variable Length Coding）的硬件加速模块，用于快速解析编码后的语法元素，减少了CPU的负载，从而提升了整个系统的实时性。 这项研究不仅推动了AVS标准在3D视频领域的应用，还展示了如何有效地利用FPGA/SoC平台进行高性能实时解码器的设计与实现，为未来基于AVS的三维视频处理提供了新的解决方案和技术参考。