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H.264/AVC(文中简称H.264)采用了一系列先进的编码技术,在编码效率、抗误码能力、网络适应性等方面表现出超越以往任何压缩标准的优势。同时引入了大量复杂度较高的编码算法,极大地增加了编码器的计算复杂度。
近年来嵌入式技术取得了长足进步,高性能的DSP数字处理芯片得到迅速广泛应用。TMS320DM642(文中简称 DM642)以其显著的处理能力和高度的灵活性和可编程性,可在单个芯片上处理音频、视频、图形和通信数据流,特别适合H.264视频编码器的开发。
本文对H.264视频压缩编码标准作了深入研究,全面分析各个算法模块的原理和复杂度,提出了H.264编码器软件的整体优化策略,以减少编码时间,提高编码效率。在此基础上,针对H.264编码器中的关键耗时模块,重点研究了运动估计算法的优化处理方法,即采用不对称多六边形网格混合搜索算法(UMHexagonS)进行整数像素运动估计,采用带金字塔搜索模式的中心偏置分数像素搜索算法(CBFPS)进行分数像素运动估计,并使用早期终止策略。与传统的穷尽搜索方法相比,取得了较高的编码性能,减少了计算量,适用于高清或视频质量要求较高的环境。
为了进一步提高H.264编码器的实际应用性和扩展性,本文还对编码器软件在DSP(DM642)上的移植作了设计研究,给出了一个详细的软硬件解决方案。并根据DM642处理器的硬件结构和特点,借鉴一些嵌入式系统常用编程和优化技巧,提出了一系列可行适用的优化方法。