高清视频编码器的设计

论文摘要

H.264是国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）共同提出的继MPEG-4之后的数字视频压缩格式,它即保留了以往压缩技术的优点和精华又具有其他压缩技术无法比拟的许多优点。H.264之所以有如此高效率的编码压缩能力,是因其有极度复杂的编码算法。现阶段的编码器面对的问题是不支持1080p与1080i的高清编码。为了解决这些问题,TI推出了TMS320DM6467开发平台。TMS320DM6467（达芬奇平台）采用了具有强大的并行处理能力的C64x+DSP芯片,凭借强大的计算能力和大量配套齐全的外围接口,使其成为现代数字多媒体应用的最合适的平台。本文要完成的工作是研究H.264算法、利用达芬奇平台完成的实现及优化工作。本文主要内容:1.业界中常见的一些视频编码标准,对H.264编码算法、核心技术、原理进行了深入研究。2.详尽地分析了达芬奇系列的TMS320DM6467的构成和特点,重点阐述了应用达芬奇平台的实现方法之一、DM6467硬件平台的结构组成以及软件开发过程。3.在以分析、应用三大开源编码算法的基本框架上,研究了编码器的设计原理并设计了具体实现方法。编码算法中计算量最大、最复杂的部分是运动搜索,是影响编码器编码性能的主要因素,本文主要讨论这一部分。针对这一问题本文研究了自适应H.264运动估计算法,此算法对Skip宏块进行了预判,利用多预测中心法找出最合适的中心点,通过对图像运动矢量特征不同点的分析,找出相匹配的搜索方式。由实验证明,这种算法可明显的减少搜索点数并且能够达到理想的匹配效果。4.详尽地讨论了编码算法移植到DM6467的过程和编码优化过程。充分利用DSP的硬件优势和方便的应用编程接口（API）和若干种优化方法对算法实施优化,尽可能地提高了代码的运行效率,最后在DM6467（达芬奇）上完成对编码器的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题目的与意义
• 1.2 视频编码标准介绍
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 H.264 视频标准
• 2.1 H.264 编码器结构
• 2.2 H.264 的核心技术
• 2.2.1 H.264 的分层设计
• 2.2.2 运动估计的高精度
• 2.2.3 灵活的运动补偿
• 2.2.4 帧内预测
• 2.2.5 整数DCT 变换及量化
• 2.2.6 熵编码
• 2.3 H.264 标准中的档次与级
• 2.3.1 基本档次（Baseline Profile）
• 2.3.2 主要档次（Main Profile）
• 2.3.3 扩展档次（Extended Profile）
• 2.4 H.264 的研究现状
• 2.4.1 环路滤波技术
• 2.4.2 抗误码技术
• 2.4.3 率失真优化模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于TMS320DM6467 的H.264 编码器的设计
• 3.1 TMS320DM6467（达芬奇技术）概述
• 3.1.1 DM6467（达芬奇）硬件平台
• 3.1.2 DM6467（达芬奇）的软件开发框架
• 3.2 编码器的设计方案
• 3.2.1 开源的H.264 编码程序
• 3.2.2 编码算法及其在DSP 上的实现
• 3.2.3 程序设计
• 3.3 运动搜索方案
• 3.3.1 具体算法的构想
• 3.3.2 具体算法实现
• 3.3.3 实验的数据结果与结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 H.264 编码算法的DSP 实现
• 4.1 H.264 编码算法
• 4.1.1 算法的理论正确性
• 4.1.2 移植编码算法
• 4.1.3 接口的封装
• 4.2 优化编码算法
• 4.2.1 优化编码器
• 4.2.2 优化算法
• 4.2.3 优化存储器
• 4.2.4 优化代码
• 4.2.5 汇编优化
• 4.2.6 优化结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢