基于DSP TMS320DM642的H.264视频解码的实现和优化

论文摘要

H.264/AVC是国际电信联盟ITU—T和国际标准化组织ISO/国际电工委员会IEC联合推出的新标准.作为新一代的多媒体应用视频编码标准,H.264/AVC采用了许多不同于以往标准的先进技术,在编解码效率和性能大幅提高的同时,也增加了H.264编解码器的复杂度,限制了在很多领域尤其是实时领域的应用。因此如何在硬件资源有限的嵌入式环境下对H.264视频编解码算法进行优化具有十分重要的理论意义和实用价值。由于处理速度快和资源消耗小两方面的优势,DSP芯片在很多领域都有非常出色的表现。TMS320DM642是美国德州仪器公司开发的第二代高性能超长指令字结构的定点DSP处理器,它扩展了专门用于视频/图像处理的指令集,提高了视频处理的并行性;在600MHZ的时钟频率下,DM642的峰值处理速度达到4800MIPS(每秒百万条指令);DM642具有丰富的片上外围接口,非常适合基于IP和无线网络的音视频传输、安全监控等视频/图像处理领域的应用。本论文主要介绍的是在基于TI TMS320DM642数字媒体处理器的硬件平台上开发和优化H.264解码器。首先,本文对H.264标准进行了深入的介绍,然后基于PC平台对选取的X264解码器代码进行了分析和修改,最后在DM642平台上完成了解码器的移植和优化。所做的工作包括:对解码器程序进行修改并移植到DSP平台上运行;利用优化选项、内联函数、线性汇编等对程序进行改进,提高代码运行的并行性:根据DM642两级Cache的特点对代码进行了优化。本论文的H.264解码器经过重新设计和采用多种优化策略,每秒能够完成35～50帧QCIF格式图像的解码,达到了实吋解码的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 视频编码的基本原理
• 1.1.2 视频编解码的发展历程
• 1.1.3 课题的研究现状及应用前景
• 1.2 视频解码芯片的选择
• 1.3 论文主要内容以及结构安排
• 第二章 H.264视频编码标准及解码器评测
• 2.1 H.264视频编解码标准介绍
• 2.1.1 H.264的技术特点
• 2.1.2 H.264视频编解码器的结构
• 2.1.3 H.264的应用领域和发展前景
• 2.2 H.264开源解码器评测
• 2.2.1 H.264主要开源解码器介绍
• 2.2.2 H.264解码器的评测比较
• 第三章 H.264解码器关键技术以及基于PC的解码器系统设计
• 3.1 H.264解码器中的关键技术分析
• 3.1.1 熵编码CAVLC的解码
• 3.1.2 整形DCT和IDCT变换与量化和反量化
• 3.1.3 运动补偿
• 3.1.4 去块效应滤波
• 3.2 基于PC的解码器系统设计
• 3.2.1 解码器代码流程分析
• 3.2.2 解码器代码的改进和优化
• 第四章 H.264解码器的DSP平台实现
• 4.1 DM642硬件开发平台介绍
• 4.1.1 DM642硬件结构
• 4.1.2 DM642性能特点
• 4.2 DSP软件开发环境CCS以及开发工具介绍
• 4.3 H.264解码器的移植
• 4.3.1 编译通过解码器
• 4.3.2 在CCS的上实现解码器的解码功能
• 第五章 基于DM642的H.264解码器优化
• 5.1 解码器的性能分析
• 5.2 基于DM642的优化策略
• 5.2.1 Emulator下DM642与PC的数据传输处理
• 5.2.2 冗余代码的处理
• 5.2.3 关键字的使用
• 5.2.4 编译器优化选项的使用
• 5.2.5 基于内联函数（intrinsics）的像素内插优化
• 5.2.6 IDCT变换的线性汇编优化
• 5.2.7 基于DM642的Cache优化
• 5.3 解码器优化结果以及分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表