面向BLACKFIN DSP的H.264解码器移植与优化研究

论文摘要

由ITU-T视频编码专家组和ISO/IEC运动图像专家组联合推出的H.264/AVC是当今性能最为优异的视频编码标准,该标准的目的是提高压缩效率,适应未来宽带网络的发展需求,较之前的标准,例如MPEG-2,H.263等,H.264可以节约超过40%的比特率。无论是从编码的效率,还是从有效适应各种网络和应用环境的灵活性方面,H.264/AVC都体现了新一代视频编码技术的优势。但是性能的提高,是以计算复杂度的增加来换取的,为了达到更高的压缩效率,H.264引入了复杂的编码技术,从而提高了对硬件的要求,直接提升了各种解决方案的成本。而在嵌入式多媒体播放器方面,由于资源有限,功率,代码量和结构上都有苛刻要求,进一步延迟了H.264的应用推广。基于此本文对H.264/AVC官方参考模型JM10.1解码器进行了移植和优化,希望通过此项研究,促进新一代视频编码技术在嵌入式媒体播放器方面的应用推广,提供更高性价比的解决思路。本论文首先对标准的新特性进行了详细的介绍,然后在详细分析标准的情况下,比较了通用CPU,定制ASIC,FPGA,MCU+DSP等常用的实现解码器方案,最后根据BLACKFIN BF533的特点:良好的微控制和高速计算能力的支持,较高的性价比和功能完善的开发套件,选择了适用于嵌入式环境的硬件平台。并且在现有条件下分析比较了编写解码器和移植解码器,移植商业解码器和移植开源解码器以及几大开源解码器之间的优缺点。在选定的嵌入式硬件平台ADSP-BF533 EZKIT上详细分析并且解决了移植所遇到的一系列问题实现了H.264基本档次的解码器。并在硬件平台上对解码器的系统框图进行了设计。最后,分析了各种解码器系统优化的策略,并且根据硬件平台做了有针对性的应用,提高了解码器的工作效率。为实现嵌入式环境的H.264解码器提供了参考方案和应用思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 视频压缩标准技术发展状况
• 1.3 H.264 解码器实现方法比较
• 1.4 Blackfin DSP 在实现视频解码器的优势
• 1.5 论文主要完成的工作和文章的结构安排
• 第二章 H.264 解码器分析
• 2.1 H.264 码流结构
• 2.2 H.264 Profile 和 levels
• 2.3 H.264 解码器分析
• 2.4 小结
• 第三章 H.264 解码器开发平台
• 3.1 BLCAKFIN BF533 DSP 硬件平台介绍
• 3.1.1 BLACKFIN ADSP-BF533 EZKIT 评估套件
• 3.1.2 BF533 存储体系
• 3.2 Visual DSP++4.5 开发环境
• 3.2.1 Visual DSP++4.5 特性及工程管理
• 3.2.2 Visual DSP++4.5 连接器描述文件LDF
• 3.3 解码器开发流程
• 3.4 小结
• 第四章 H.264 基本档次解码器的DSP 移植
• 4.1 baseline profile 解码器提取
• 4.2 baseline profile 解码器移植
• 4.2.1 跨平台代码修改
• 4.2.2 解码器参数修改和限定
• 4.3 解码器启动设计
• 4.3.1 码流输入输出框图规划
• 4.3.2 启动代码设计
• 4.3.3 存储扩展
• 4.4 小结
• 第五章 优化技术及针对BLACKFIN 平台的应用
• 5.1 算法优化策略
• 5.1.1 复杂算法模块的优化
• 5.1.2 软件流水
• 5.2 针对硬件平台的优化策略
• 5.2.1 VisualDSP++4.5 编译选项优化
• 5.2.2 分层次存储体系
• 5.2.3 并发DMA 数据流
• 5.2.4 内存静态分配
• 5.3 C 代码优化策略
• 5.3.1 内联（inline）与内嵌（builtin）
• 5.3.2 循环优化
• 5.3.3 汇编优化
• 5.3.4 高效率C 编程
• 5.4 优化结果对比与小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果
• 个人简历