H.264 標(biāo)準在低碼率的情況下能產(chǎn)生高質(zhì)量的畫面，主要就是采用了自適應(yīng)的環(huán)路濾波。H.264 采用了基于樹狀結(jié)構(gòu)的塊的運動補償，基于塊的運動補償能很好地降低碼率， 但這同時也引起了方塊效應(yīng)。

　　由此H.264 采用了一種自適應(yīng)的濾波算法，能夠很好地降低方塊效應(yīng)， 但同時也帶來了極大的運算復(fù)雜度。在H.264 中，濾波后的數(shù)據(jù)將作為下一幀的參考幀，因此又稱為環(huán)路濾波。研究表明：在H.264 解碼過程中其中運動補償(MC)約占30%，環(huán)路濾波(DF)約占20%的解碼時間，因此很好的設(shè)計MC 與DF 對解碼器的性能至關(guān)重要。

　　1 濾波過程用到的數(shù)據(jù)

　　H.264 中， 在MBAFF 情況下的解碼中宏塊都是以宏塊對的形式出現(xiàn)。因此在存儲數(shù)據(jù)的時候也考慮到以一個宏塊對的數(shù)據(jù)為單位進行存儲。在一個宏塊對中， 濾波時整個過程中需要操作的數(shù)據(jù)如圖1 所示。其中每一個小方塊表示一個4×4 像素的block，在濾mb_up 宏塊時需要用到up 所指的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計支持MBAFF，在濾波過程中需要進行幀與場的轉(zhuǎn)化，因此要用到上面二行的block。在濾波最左邊的block時需要用到圖中l(wèi)eft 所指示的一列數(shù)據(jù)。

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　　圖1 濾波中的數(shù)據(jù)

　　2 DRAM 的規(guī)劃與設(shè)計

　　DRAM 是一種成本低、容量大、應(yīng)用廣泛的存儲介質(zhì)， 對大規(guī)模數(shù)據(jù)的操作十分迅速。然而由于DRAM 中有一個Row 的概念。在操作不同的Row 的情況下DRAM 要先關(guān)閉當(dāng)前的Row， 同時再激活所需的Row，這樣就造成了很多的overhead。試想讀取同一Row 的10 個數(shù)據(jù)與分別處于10 個Row 的10個數(shù)據(jù)，后者的時間耗費將會是前者的5～6 倍。因此DRAM 不適合對隨機的分散的數(shù)據(jù)存取。

　　由于Row 的存在， 對DRAM 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計就顯得尤為重要。要盡量減少不同Row 之間的訪問，這樣才能提高數(shù)據(jù)的存取效率。本次設(shè)計中采用位寬為64 位的DRAM， 恰好可以存放8 個點的像素值。一幅圖像亮度Y、色度UV 分別存放在一個連續(xù)的空間中。

　　H.264 解碼后的最后圖像存入DRAM 中，顯示模塊不斷的從DRAM 中取出數(shù)據(jù)送到顯示器， 運動補償單元也要從DRAM 中取出參考幀的數(shù)據(jù)。因此DRAM 的帶寬尤為緊張。合理地分配DRAM 的帶寬是設(shè)計中要考慮的一個重要方面。由于很多模塊都要求對DRAM 進行操作， 為了有效地對DRAM 進行管理，設(shè)置了DRAMCONtrol 模塊來對DRAM 進行控制。

　　3 DRAMControl 模塊的設(shè)計

　　DRAMControl 模塊控制著DRAM 與外面其它模塊的交互，是DRAM 與外部其它模塊的接口。主要的功能包括DRAM 的自動刷新、DRAM 的命令的產(chǎn)生等。因為DRAM 工作時的狀態(tài)多，本次設(shè)計中采用狀態(tài)機的方式來實現(xiàn)。其中狀態(tài)圖如圖2 所示。

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　　圖2 DRAMControl 中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

　　設(shè)計中采用了均勻刷新的方式， 每隔一定的時間， 經(jīng)過“IDLE → PRECHALL → AUTORF →IDLE”的過程就完成一次刷新。狀態(tài)轉(zhuǎn)換的主體是讀寫操作過程，判決狀態(tài)(Decision)占用一個時鐘周期判斷當(dāng)前操作所要執(zhí)行的Row 是否處于激活狀態(tài)，如果沒有激活則要先關(guān)閉當(dāng)前處于激活狀態(tài)的Row，再激活所需的Row(通過PRECH 和ACT 狀態(tài)完成);如果已經(jīng)激活，則直接進行讀寫操作。對于寫操作，針對H.264 中濾波結(jié)束后要更新上邊宏塊，左邊宏塊以及自身宏塊的數(shù)據(jù)來設(shè)計了WRITEUP 或WRITELEFT 和WRITE 這三個狀態(tài)寫入DRAM，而且這些狀態(tài)之間實現(xiàn)了時間上的無縫連接，構(gòu)成了一個完整連貫的BurST 寫操作; 如果上邊宏塊的數(shù)據(jù)或左邊宏塊的數(shù)據(jù)塊處于與待濾波宏塊的數(shù)據(jù)塊不同的Row 中，則在WRITEUP 或WRITELEF 狀態(tài)實現(xiàn)不在本Tile 中數(shù)據(jù)塊的寫操作，這種情況的寫效率顯然比在同一個Row 中的時候下降了， 但這是不可避免的， 當(dāng)宏塊處于本Row 的最左邊或最上邊的時候，其上邊宏塊數(shù)據(jù)或左邊宏塊數(shù)據(jù)塊必然是屬于其它Row 的。本次設(shè)計中，DRAM 一個地址存本block 和下一個block 的同一行， 因此這樣就最多的避免了跨Row 的操作。對于其它情況的寫操作，使用WRITE 狀態(tài)完成。