基于DM642的AVS视频解码器的实现与优化

论文摘要

AVS（数字音视频编解码技术标准）是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。作为与国外标准相抗衡的主要力量,AVS在如何让数字音视频产业获得自主权方面起着重要的作用。AVS视频部分于2006年3月1日起开始实施并正式成为国家标准,2007年该部分被国际电联组织（ITU）列为IPTV国际标准框架中的重要组成部分。与其它现有的国际标准如MPEG-2和H.264/AVC相比,AVS具有专利费用低,计算复杂度低,定义明确的优点。随着国家对高新技术产业的大力支持,AVS产业链逐渐成熟,有着很好的发展和应用前景。由于数字视频的编码复杂度高,同时考虑带宽的要求,基于硬件实现的视频编解码器开发难度很大,因此本课题基于DSP平台进行研究和分析,提出一系列针对视频解码的优化方法,为进一步实现硬件开发提供理论依据。本课题以AVS1-P2视频解码为研究对象,通过参考联合信源公司开放的普及性源代码,在TI公司的一款适合于多媒体应用的可编程的定点DSP平台TMS320DM642上进行AVS视频解码器的实现与优化。本文首先介绍了AVS视频标准的原理与关键技术,完成了AVS视频解码器的设计与DSP移植。然后对解码器进行复杂度分析,找出解码耗时的关键部分分别为运动补偿、反变换、环路滤波等模块。除采用针对DSP平台的多种优化方法进行综合优化外,本文还重点针对这些模块分别进行优化,大量使用TI提供的内联函数,从代码结构、算法、内存分配使用等方面进行优化,大幅提高了解码速度。实验结果表明,通过这些优化方法,该解码器的执行速度获得了大幅的提高,最终在DM642开发平台上实现了AVS标清视频的实时解码。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景及课题意义
• 1.2 国际信源编码标准的简况
• 1.3 AVS研究现状
• 1.4 课题的研究工作和论文主要内容
• 第二章 AVS视频编码标准
• 2.1 AVS进展与应用
• 2.2 AVS1-P2视频标准
• 2.3 AVS视频编码比特流结构
• 2.3.1 视频序列
• 2.3.2 图像
• 2.3.3 条带
• 2.3.4 宏块
• 2.4 AVS1-P2视频标准的关键技术
• 2.4.1 熵编码
• 2.4.2 变换量化
• 2.4.3 帧内预测
• 2.4.4 帧间预测
• 2.4.5 1/4像素运动估计
• 2.4.6 环路滤波
• 2.5 AVS1-P2视频解码器的设计与实现
• 2.6 本章小节
• 第三章 AVS视频解码器DSP平台代码移植
• 3.1 TMS320DM642介绍
• 3.2 DM642EVM平台介绍
• 3.3 CCS集成开发环境
• 3.4 AVS视频解码器在DSP上的移植
• 3.5 AVS解码复杂度分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 AVS视频解码器在DSP上的优化实现
• 4.1 针对DSP平台的优化策略研究
• 4.1.1 编译器优化
• 4.1.2 程序指令和关键字的使用
• 4.1.3 内联函数优化
• 4.1.4 软件流水优化
• 4.1.5 存储结构优化
• 4.1.6 TI图像库
• 4.2 关键模块的代码优化
• 4.2.1 插值函数
• 4.2.1.1 1/4亮度插值样本滤波算法优化
• 4.2.1.2 边界判定优化
• 4.2.1.3 样本的分类与复用
• 4.2.2 环路滤波
• 4.2.3 离散余弦反变换
• 4.2.4 重构
• 4.2.5 其它模块的优化实现
• 4.3 解码器性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所做工作