预测编码是视频压缩技术中的经典图像编码方法,其原理是根据数据的统计特性得到预测值,然后传输图像像素与其预测值的差值信号,使传输的码率降低,达到压缩的目的。预测编码由于对视频信号的相关性利用最充分而具有很高的压缩效率,适用于对图像质量要求较高的场合。其中采用运动补偿预测的时间预测编码是视频编码标准成功的关键。 超大规模集成电路(VLSI)技术的发展使大计算量、实时处理的视频压缩任务实现变得越加简单,在VLSI上实现视频压缩技术是一种合理的选择,且逐渐成为实现视频处理器的趋势。 本文在研究帧间预测技术理论和发展的基础上探索了在VLSI硬件上实现帧间预测技术的问题。对在VLSI上实现帧间预测技术从算法上进行了讨论,以全搜索算法设计为基础,提出一系列为适应VLSI实现而做出的适应性算法调整,同时提出了实现快速算法的设计思路。 在算法研究的基础上,本文提出了一种块匹配可变块大小的运动估计器的VLSI实现结构,分别研究和讨论了数据通路和控制器模块的硬件实现。在数据通路上,重点讨论运动估计单元和SAD组合比较单元的设计,分别给出了以速度为优先因素和以面积为优先因素下的硬件结构。在控制器模块上,分别讨论了有限状态机和微代码控制器两类控制策略,分析了各自的实现特点和原理,提出一种同时采用微代码控制和有限状态机控制的混合控制策略的设计思路。 文中设计的硬件结构可以工作在108MHz时钟频率,在理想的硬件电路面积上实现720x576@25Hz格式的视频图像的实时帧间预测,数据通路采用通用的运算部件,可以通过微码控制实现不同的运动估计算法,具有一定的可扩展性,通过应用快速算法或者增加处理单元的方法可以实时处理高清晰度视频序列。