基于TMS320DM642的H.264编解码器的移植与优化

论文摘要

H.264视频压缩标准与其它以往视频压缩标准相比具有显著的优势。但是与此同时,H.264标准性能上的改进也带来了复杂度的明显提升。因此H.264编解码器比其他标准需要更多的运算量和存储空间。其中由于解码器需要具备处理所有“合法”码流的能力,也就是必须能处理最坏的情况,因此在嵌入式环境中开发解码器就十分的复杂,而且如何合理使用嵌入式环境中十分有限的存储资源也是一个极具挑战性的工作。TMS320DM642数字媒体处理器是德州仪器性能最高的定点DSP。其核处理器拥有64个通用32位寄存器和8个带有VelociTI.2扩展功能的独立功能单元——2个乘法器和6个算术逻辑单元。8个功能单元的VelociTI.2扩展功能包括一些新的指令,这些指令可以提升视频和图像设备的性能,增强VelociTI.2结构的并行程度。DM642还采用了2级cache结构并拥有多种强大的外设。本文的任务主要是在德州仪器公司的TMS320DM642数字媒体处理器的硬件平台上移植和优化H.264“基本类”编解码器,使其可以实时编解码。详细论述了将程序移植到硬件平台的过程。优化分为两个过程,首先应用提前中止判断的算法优化方法对视频编码帧内与帧间预测算法进行优化,然后根据硬件环境应用内联函数对程序进行了优化工作。实验表明,经过移植和优化的H.264编解码器,其编码速度达到每秒2至3帧CIF图像,解码可以达到每秒20至30帧CIF图像。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 视频压缩技术概述
• 1.2 视频编码标准
• 1.2.1 动态图像压缩标准H.261
• 1.2.2 低码率视频压缩标准H.263
• 1.2.3 MPEG-1 标准
• 1.2.4 MPEG-4 标准
• 第二章 H.264 编解码标准
• 2.1 编解码器的特点
• 2.2 编码器
• 2.3 解码器
• 2.4 档次和级
• 2.5 参考图像
• 2.6 帧内预测
• 2.6.1 4×4 亮度预测模式
• 2.6.2 16×16 亮度预测模式
• 2.7 帧间预测
• 2.8 去块效应滤波器
• 2.9 变换与量化
• 2.10 熵编码
• 2.11 编码器数据输出
• 2.11.1 NAL 单元的解码过程
• 2.11.2 NAL 单元语法
• 2.12 编码器数据输入
• 第三章 DM642 硬件开发平台
• 3.1 DSP 的发展
• 3.2 DM642 的结构
• 3.3 SEED-VPM642 开发平台
• 3.4 SEED-VPM642 视频接口
• 3.4.1 DM642 的视频端口
• 3.4.2 视频编解码电路
• 3.5 DSP 的软件开发环境
• 3.5.1 集成开发环境CCS
• 3.5.2 CCS 调试环境
• 3.5.3 DSP/BIOS 的应用
• 第四章 基于源代码的H.264 编解码算法的优化
• 4.1 视频编解码器的程序流程
• 4.1.1 H.264 编码程序
• 4.1.2 H.264 解码程序
• 4.2 编码器帧间预测算法的优化
• 4.2.1 JM9.0 编码器帧间预测程序流程
• 4.2.2 对于帧间预测代价的统计
• 4.2.3 帧间预测算法的优化方案
• 4.2.4 采用提前终止预测所获得的实验结果
• 4.2.5 实验结果分析
• 4.3 编码器帧内预测算法的优化
• 4.3.1 JM9.0 编码器帧内预测程序流程
• 4.3.2 帧内预测算法的优化方案
• 4.3.3 帧内预测模式算法优化所获得的实验结果
• 4.3.4 实验结果分析
• 4.4 源程序代码的精简
• 第五章 基于DM642 的H.264 编解码器的移植与优化
• 5.1 压缩算法的移植工作
• 5.1.1 数据类型的修改
• 5.1.2 语法规则的修改
• 5.1.3 存储空间的开辟
• 5.1.4 修改实时的函数支持库
• 5.1.5 删除冗余函数调用
• 5.1.6 设置编解码器参数
• 5.2 基于DM642 的优化工作
• 5.2.1 C 语言优化
• 5.2.2 动态存储空间开辟的选择
• 5.2.3 内联函数的使用
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢