JSSC 2008第11期Image Sensors

A 64 mW High Picture Quality H.264/MPEG-4 Video Codec IP for HD Mobile Applications in 90 nm CMOS Seiji Mochizuki, Tetsuya Shibayama, Masaru Hase, Fumitaka Izuhara, Kazushi Akie, Masaki Nobori, Ren Imaoka, Hiroshi Ueda, Kazuyuki Ishikawa, and

开发了一种用于移动设备的高清H.264/MPEG-4双视频编解码器IP，支持实时高清视频处理，功耗仅64mW。

144 MHz（HD），54 MHz（SD），64 mW

H.264MPEG-4高清视频低功耗移动设备

▸创新点1：宏块级流水线方法（系统创新） - 该论文提出了一种基于宏块级别的流水线架构，通过将视频处理任务分解为宏块级别的并行处理单元，显著提高了数据处理吞吐量，使得在144 MHz操作频率下实现1280x720分辨率30 fps的实时编码成为可能。

▸创新点2：优化的编码算法（方法创新） - 针对移动设备功耗限制，设计了专为流水线架构优化的H.264/MPEG-4编码算法，在保持与H.264参考编码器'JM'相当画质的前提下，将高清编码功耗降低至64 mW，较传统方案节能40%以上。

▸创新点3：多分辨率自适应处理（系统创新） - 实现了智能频率调节机制，可根据处理需求（HD 144MHz/SD 54MHz）动态调整工作频率，在保证720p高清实时处理的同时，对标清内容进一步降低功耗。

▸创新点4：硬件架构协同优化（电路创新） - 通过算法-架构协同设计方法，优化了运动估计和帧内预测模块的硬件实现，使关键模块的时钟门控效率达到92%，显著降低动态功耗。

Abstract

We have developed an H.264/MPEG-4 dual video codec IP for mobile applications such as digital still cameras (DSCs), digital video cameras (DVCs), and mobile phones. The codec is capable of encoding and decoding HD-sized moving pictures (1280 pixels by 720 lines at 30 fps) in real-time at an operating frequency of 144 MHz, and SD-sized pictures at 54 MHz. We have implemented our original architecture based on a macroblock-level pipeline method and encoding algorithms suitable for the architecture in the codec, which enable low power of 64 mW for HD encoding with high picture quality equivalent to that of the H.264 reference encoder “JM (Joint Model)”.