H.264/AVC编码算法改进及其DSP设计和优化

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H.264/AVC是ITU和ISO最新的视频标准,与现有的视频标准相比,H.264/AVC编码器能在保持相同图像质量的情况下节省大约50%的码率。由于其良好的压缩效率和网络适应性,H.264/AVC将在视频电话,数字电视广播,视频流媒体服务,压缩视频存储等领域得到广泛的应用。相对之前的标准,h.264采用众多新技术,这些技术能有效地提高编码器的压缩性能,但是也大大地增加了运算复杂度。因此,如何降低运算复杂度,提高编码速度是实现实时编码器的关键。数字媒体处理器是一种针对音视频的DSP,专用于实现音视频等多媒体数据处理,其处理器结构经过了特别的优化设计,且提供了丰富的多媒体处理指令集。Blackfin 533(简称BF533)是ADI公司Blackfin系列中一款高性能视频处理芯片,其主频最高能达600MHZ,具有大量针对视频的专用指令,可以并行处理多条指令,所以Blackfin 533是目前实现视频应用系统的理想平台之一。本文对H264/AVC标准算法进行了研究,提出了一种帧间宏块编码模式的快速选择算法,并在Blackfin533平台上对P帧进行了优化。主要工作包括:(1)简单介绍了各种视频编码标准,H.264/AVC的制定背景以及技术特点。(2)从提高编码速度的角度出发,对H.264/AVC编码器中耗时多的模式选择算法进行改进,利用宏块编码类型在空间上的相关性,对当前编码宏块的编码模式进行快速选择,在获得与算法改进前相当的图像质量、信噪比和比特率的情况下,编码速度提高了20%~30%。(3)设计了编码器的运行平台,并结合Blackfin533的硬件特性,将H.264编码器的参考模型micro_h264(见本文5.1小节)进行了移植,并针对P帧图像编码,从调整P帧编码流程,C语句调整,耗时模块代码汇编几个方面进行了优化。本文的研究成果在视频会议、可视电话、嵌入式视频监控等各种通信系统中,具有一定的研究价值。
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