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H.264编码器的研究与实现

作　者: 曾俊
导　师: 李绍荣
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: H.264 运动估计 CDSD OMAP3530 xDAIS 标准
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

视频压缩编码在嵌入式系统中得到了广泛的应用,在众多的视频编码技术中,在同等图像质量的条件下,H.264的压缩比是MPEG-4的1.5-2倍,码流只有MPEG-4的50%,因此H.264以其高效的数据压缩比和高质量的图像性能成为视频编码的首选标准。本文围绕H.264编码器主要作了以下的工作:1.基于开源的X264对现有的帧内预测模式和帧间进行了优化,通过减少4x4子宏块的预测模式达到对帧内预测模式的优化。帧间预测主要是根据图像的运动剧烈程度来判断宏块的划分方式。在VC下对帧内和帧间预测优化后分别进行了仿真测试,结果表明优化后的预测时间减少了约1/2,PSNR下降了不到0.5dB。2.分析了现有的几种典型的运动估计搜索算法的优缺点,在菱形搜索算法的基础上提出了一种非对称十字型-菱形搜索算法(CDSD),克服了菱形搜索算法的中心偏执问题。对改进后的CDSD算法进行仿真测试,测试结果表明CDSD具有与菱形相当的编码效率。3.基于TI高性能的OMAP3530的C64X+ DSP核,完成了X264在DSP上的移植和xDAIS-xDM标准的封装,并对X264在C64X+平台下进行了优化。通过DSP的CCS开发环境下的仿真测试结果显示,优化后的H.264编码器对CIF格式序列编码,在QP=30时帧率约为11fps,解码后的图像质量能基本保持原始的色彩,说明本文对H.264编码器的优化是有效的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 视频压缩编码的数据格式  9-10
  1.3 视频编码的国内外研究动态  10-15
    1.3.1 MPEG-X 系列视频标准的发展动态  11-12
    1.3.2 H.26X 系列视频标准的发展动态  12-13
    1.3.3 视频压缩编码系统的实现  13-14
    1.3.4 本文采用的视频编码算法  14-15
  1.4 本文结构安排  15-16
第二章 H.264 编码器的关键技术  16-30
  2.1 分层设计  17-18
  2.2 帧内预测  18-21
    2.2.1 亮度块4x4 预测模式  18-20
    2.2.2 亮度块16x16 预测模式  20-21
  2.3 DCT 整数变换与量化技术  21-25
    2.3.1 4x4 DCT 整数变换  22-24
    2.3.2 H.264 的量化  24-25
  2.4 高精度、多模式的运动估计  25-28
    2.4.1 可变尺寸块的多模式运动补偿  25-26
    2.4.2 高精度的运动矢量  26-28
  2.5 熵编码技术  28-30
第三章帧内预测与运动估计的优化  30-50
  3.1 开源代码的选择  30
  3.2 帧内预测模式算法的优化  30-35
    3.2.1 帧内预测模式判决原理  30-32
    3.2.2 帧内预测模式的优化  32-35
  3.3 帧间预测模式算法的优化  35-38
  3.4 运动估计算法的优化  38-50
    3.4.1 块匹配原理  38-44
    3.4.2 运动估计算法的改进  44-50
第四章 H.264 的硬件移植与xDAIS-xDM 标准封装  50-57
  4.1 硬件平台的选择  50-52
  4.2 X264 在DSP 平台的移植  52-53
    4.2.1 DSP 软件环境搭建  52
    4.2.2 X264 从PC 平台到DSP 平台的移植  52-53
  4.3 Codec Engine 通信机制  53-54
  4.4 X264 的xDAIS-xDM 标准封装  54-57
第五章 H.264 在C64X+下的优化及性能测试  57-68
  5.1 X264 的算法级的优化  57
  5.2 X264 的项目级的优化  57-59
  5.3 X264 的代码级的优化  59-64
    5.3.1 软件流水  59-61
    5.3.2 内联函数的使用  61
    5.3.3 字节对齐  61-62
    5.3.4.使用 C64x DSP 提供的标准图像处理库函数  62
    5.3.5 采用线性汇编  62-63
    5.3.6 X264 在C64X+存储器上的优化  63-64
  5.4 X264 算法的性能测试  64-68
第六章结论与展望  68-70
  6.1 结论  68
  6.2 展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士期间取得的研究成果  74-75

H.264编码器的研究与实现

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