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基于TMS320DM642的MPEG-4解码软件优化与视频解码系统的硬件实现

作　者: 朱海涛
导　师: 戚文芽
学　校: 中国人民解放军信息工程大学
专　业: 军事情报学
关键词: 视频解码系统 MPEG-4 算法优化 PCI驱动 后处理滤波
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 366次
引　用: 3次
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内容摘要


随着网络和多媒体技术的发展,高效的多媒体终端设备一直是视频领域研究的热点。MPEG-4因其更高的压缩比、更好适用于网络传输,在数字视频通信和存储领域得到越来越广泛的应用。研究基于嵌入式技术的MPEG-4视频解码系统用具有良好的应用和发展前景。 本课题的研究目标是:在XVID开放的源代码基础上,实现MPEG-4解码算法在TMS320DM642上面的移植工作;优化解码算法,使得DM642能够完成1路CIF(352x288)格式的图像实时解码。 视频解码系统的数据流程:网络上传输的MPEG-4码流在MPC8241的控制下通过PCI总线送给视频解码器TMS320DM642实现解码,解码后的视频信号送给视频显示单元输出。 本文所做的工作包括:实现开放源代码XVID在DSP上的移植工作;对解码算法进行优化工作满足实时解码的要求;优化了后处理滤波器和引入了解码数据报文丢包策略,提高图像输出的质量;编写了DM642端PCI驱动程序的设计实现对解码数据的读取工作;完成了整个视频解码系统的硬件EDA制作。 经测试:算法优化后Ⅰ帧解码速率为38帧/秒,P帧解码速率为36帧/秒,优化后的解码算法达到了1路CIF视频流实时解码的目的。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
第一章 绪论  7-10
  1.1 视频监控系统的发展  7
  1.2 视频压缩编码标准的发展  7-8
  1.3 视频解码系统的功能  8
  1.4 本文的工作  8-9
  1.5 本研究课题的来源与论文的组织  9-10
第二章 MPEG-4解码器的硬件平台  10-18
  2.1 解码器硬件平台选择  10-11
  2.2 TMS320DM642 DSP基本结构  11-16
    2.2.1 TMS320DM642的构成  11-13
    2.2.2 TMS320DM642片内外设  13-15
    2.2.3 TMS320DM642的指令集  15-16
    2.2.4 TMS320DM642流水线操作  16
  2.3 TMS320DM642适用于多媒体处理的特性  16-18
    2.3.1 DM642提供多媒体处理的接口  16
    2.3.2 高度的并行性快速的运算能力  16-17
    2.3.3 具有丰富的指令系统且可对字节操作  17
    2.3.4 增强的DMA操作(EDMA)  17
    2.3.5 片内Cache的使用  17
    2.3.6 TI公司提供TIC64x的视频图像库(IMGLIB)  17-18
第三章 MPEG-4解码算法的基本原理  18-27
  3.1 MPEG-4解码器和码流结构  18-19
  3.2 MPEG-4解码器结构  19-22
    3.2.1 解码器流程图  19-21
    3.2.2 解码器的初始化  21-22
  3.3 I_VOP解码  22-24
    3.3.1 内部宏块的解码  23
    3.3.2 内部宏块的块解码  23-24
  3.4 P_VOP解码  24-27
    3.4.1 运动向量的计算  25-26
    3.4.2 帧间宏块的解码  26-27
第四章 MPEG-4解码的软件优化  27-45
  4.1 MPEG-4的优化难点和优化策略  27
  4.2 MPEG-4解码算法的算法级优化  27-31
    4.2.1 解码过程中数据结构的优化  28
    4.2.2 半像素精度运动补偿的实现与优化  28-29
    4.2.3 DMA和解码算法操作的并行运行  29-31
  4.3 MPEG-4解码算法的代码级优化  31-36
    4.3.1 TMS320DM642芯片算法优化的步骤  31-32
    4.3.2 TMS320DM642芯片的开发工具  32
    4.3.3 基于TMS320DM642硬件结构特征的优化措施  32-36
  4.4 DM642片上Cache资源合理利用  36-38
    4.4.1 压缩码流输入缓冲区  36
    4.4.2 解码数据输出缓冲区  36-37
    4.4.3 重建宏块数据缓冲区  37
    4.4.4 运动补偿参考块缓冲区  37
    4.4.5 IDCT变换缓冲区  37
    4.4.6 纹理解码输出缓冲区  37-38
  4.5 解码算法性能测试  38
  4.6 优化后处理滤波器  38-42
    4.6.1 MPEG-4后处理滤波器的模型分析  39-40
    4.6.2 后处理结果分析  40-41
    4.6.3 优化后处理滤波器  41-42
  4.7 引入丢包策略，进一步提高图像质量  42-45
    4.7.1 丢包策略的引入  42-43
    4.7.2 采用丢包策略的效果图  43-45
第五章 TMS320DM642端PCI驱动程序编写  45-59
  5.1 设计难点  45
  5.2 TMS320DM642的PCI接口  45-48
    5.2.1 PCI模块中的寄存器  46-47
    5.2.2 通过EEPROM进行PCI配置自动初始化  47
    5.2.3 TMS320DM642／PCI内存映射表  47
    5.2.4 PCI数据传输的四种方式  47-48
    5.2.5 主模式下的数据传输  48
  5.3 TMS320DM642的PCI驱动支持  48-54
    5.3.1 类／微型驱动模型简介  48-50
    5.3.2 类驱动的编写  50-52
    5.3.3 微型驱动的设计和实现  52-54
  5.4 TMS320DM642中PCI驱动的实现  54-57
    5.4.1 微型驱动的设计与编写  54-56
    5.4.2 在DSP／BIOS中注册微型驱动  56-57
    5.4.3 编写类驱动  57
  5.5 DM642与MPC8241通信机制  57-59
第六章 MPEG-4解码器的EDA设计  59-67
  6.1 设计难点  59
  6.2 系统的模块化设计  59-60
    6.2.1 系统的模块设计  59-60
    6.2.2 系统的数据流程  60
  6.3 系统核心芯片_解码器的硬件设计  60-63
    6.3.1 外存储器接口EMIF  60
    6.3.2 DSP与SDRAM接口  60-62
    6.3.3 DSP与视频显示接口模块  62
    6.3.4 DSP电源模块  62-63
  6.4 高速PCB设计  63-67
    6.4.1 传输线效应  64
    6.4.2 电源设计考虑  64-65
    6.4.3 高速信号设计  65
    6.4.4 分层设计考虑  65
    6.4.5 PCB具体实现  65-67
第七章 研究成果及展望  67-68
  7.1 论文工作的研究成果  67
  7.2 展望  67-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
攻读硕士期间发表论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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