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H.264视频编码器在DSP上的实现与优化

作　者: 刘刚
导　师: 李桂菊
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 计算机应用技术
关键词: H.264 优化 DM642 运动估计
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
引　用: 0次
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内容摘要


由于各种通信网络的迅速发展,多媒体技术已经广泛融入人们的日常生活中。其中,视频压缩技术是目前应用最为广泛的多媒体技术之一。最新的H.264/AVC视频压缩标准中采用了许多先进的技术,通过在空域、时域、变换域等采用各种手段来提高编码性能,能够适用于广播电视、视频存储、实时的视频监控和视频会议等领域。但是,由于H.264/AVC编码器的运算复杂度很高,因此,在具体的应用场合中采用该标准进行实时编码时,通常需要对编码器各个组成部分进行一定的优化。DM642芯片是美国德州仪器公司(TI)为了满足音视频应用领域的市场需求而开发的一款DSP芯片。该芯片不但集成了EMAC口、视频端口、音频端口、I2C等丰富的外设接口,提供全面的视频解决方案,而且提供了高性能的内部两级高速缓存硬件结构和指令集,能够满足运行H.264编码器的需求。本文通过对H.264标准中各项关键技术的研究,主要针对DM642平台,对H.264编码器进行移植和优化。论文的主要工作为:首先,优化了H.264编码器中的UMHexagonS运动估计算法,实验证明,优化后的算法执行时间比原来平均减少了约15%以上。然后,通过对组成编码器的其他算法进行分析,利用高效的线性汇编或者内联函数改写了许多C语言代码,缩短了代码执行时间。同时,根据DM642芯片中两级高速缓存的工作特点,我们对编码器中代码和数据所占用的内存空间进行优化,采用了QDMA对视频数据进行调度,进一步提高了编码器的运行速度。通过各种优化措施,我们的编码器在运算复杂度和编码性能之间进行折衷,最后得到了一个满足课题要求的H.264编码器。测试结果表明,对于QCIF和CIF尺寸的视频,该编码器的编码速度基本可以满足视频监控的要求。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 课题研究背景与研究意义  11
  1.2 课题主要研究内容  11-12
  1.3 相关领域的研究现状  12-13
    1.3.1 运动估计算法研究现状  12-13
    1.3.2 H.264 编码器优化的研究现状  13
  1.4 论文的结构安排  13-15
第2章 H.264 标准的关键技术分析  15-38
  2.1 H.264 编码器组成及其工作过程  15-16
  2.2 H.264 标准的档次分类  16-17
  2.3 H.264 标准的关键技术  17-36
    2.3.1 帧内预测  17-21
    2.3.2 帧间预测  21-26
    2.3.3 变换与量化  26-30
    2.3.4 熵编码  30-34
    2.3.5 环路滤波  34-36
  2.4 本章小结  36-38
第3章 H.264 快速运动估计算法的改进  38-50
  3.1 运动估计介绍  38-39
  3.2 H.264 快速运动估计算法UMHexagonS  39-41
  3.3 H.264 快速运动估计算法改进  41-46
    3.3.1 UMHexagonS 算法搜索模板的优化  42-45
    3.3.2 搜索结束条件  45-46
  3.4 实验结果与分析  46-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章 H.264 编码器在DSP 上的移植和优化  50-66
  4.1 开发环境介绍  50-52
    4.1.1 硬件开发环境  50-52
    4.1.2 软件开发环境  52
  4.2 H.264 编码器移植  52-54
    4.2.1 编码器移植注意问题  52-53
    4.2.2 移植后的实验结果  53-54
  4.3 H.264 编码器的优化方法  54-64
    4.3.1 编译器选项的使用  54-55
    4.3.2 高速缓存优化  55-57
    4.3.3 QDMA 数据调度方法  57-59
    4.3.4 代码改写  59-63
    4.3.5 算法修改  63-64
    4.3.6 优化后的实验结果  64
  4.4 本章小结  64-66
第5章 总结与展望  66-68
参考文献  68-70
在学期间学术成果情况  70-71
指导教师及作者简介  71-72
致谢  72

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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 > 图像编码
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