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IP可视电话是一种实现点到点的视频通信的工具,它能利用互连网双向实时传输通话双方的图像和语音信号。它集数字信号处理技术、宽带互联网技术、多媒体通信技术于一体,是下一代通信网的主要业务之一。本项目还预留了良好的扩展性,如增加IPTV、录像、家庭多媒体网关等功能,真正成为一个智能终端。
本论文主要研究IP可视电话的关键技术,在TI公司的DM642平台上实现H.264编解码的优化、SIP呼叫协议、IP可视电话硬件平台的开发等关键技术。在分析H.264编解码算法的运动估计、整型变换、熵编码等关键算法特点的基础上,结合本系统的具体应用,提出了改进的算法并用软件实现。在H.264优化部分主要的研究内容如下:
1.研究了H.264编码运动估计算法,在运动估计搜索算法中比较了全搜索法、钻石搜索法和小菱形搜索算法的特点,提出了一种新的改进的小菱形搜索算法,结果表明,该算法复杂性较小、效率更高。
2.通过对H.264编码的整型变换的研究,结合DM642的并行数据处理特性,对原整型变换中的功能处理模块进行了调整,以充分发挥DSP海量数据处理的能力,并减少了程序中不必要的内存访问。实践结果表明,改进后的算法的执行速度得到了很大的提高,而且减少了总的代码量。
3.分析了H.264编码的熵编码中自适应变长编码的算法,在查找模块的实现中,采用的基于分组的查表技术,提高了查表的效率,使熵编码的运算时间减小了大约三分之一。
SIP协议部分,在研究IETF RFC3261的国际标准--SIP协议栈的基础上,重点分析了开源的OSIP协议栈,并利用其开发出了SIP的用户代理UA(User Agent),结合本系统的具体应用,简单、高效地实现了系统所需要的SIP呼叫功能。
为了验证本系统的功能和性能,建立了两个测试模型。除了对SIP协议的实现、IP可视电话的功能进行了验证外,还对H.264编解码的运动估计、整型变换、熵编码等关键算法的优化前后的处理时间进行了的测试,对优化前后CPU的占有率、图像质量进行了比较验证。结果表明,优化后系统的处理效率有了极大的提高,CPU占有率显著下降、图像流畅。IP可视电话功能全部正确实现,完全符合原信息产业部《YD/T 1046-2000 IP电话网关设备互通技术规范》、IETF 《RFC3261》和国际电信联盟《ITU-T H.264普通视听业务的高级视频编码》的标准。
IP可视电话的功能还可以扩充,如增加IPTV、录像、家庭多媒体网关等功能,真正成为一个智能终端。