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H.264/AVC是ITU-T的VCEG组织和ISO/IEC MPEG组织联合制定的最新视频编码国际标准。相比之前的各类视频编码标准,H.264标准在压缩率、图像质量、传输码流鲁棒性和网络适应性等方面都有着无可比拟的优势。然而其巨大的运算量和复杂的设计思想使得一般的处理平台难以满足其实时处理需要。因此,在硬件资源有限的环境下开发出具有实时编码功能的视频编码器将是一项极具挑战性的工作。
TMS320DM642是德州仪器公司新一代高性能数字多媒体处理器,目前实现视频应用系统的理想设计平台之一。本论文主要研究如何在TMS320DM642硬件开发平台上进行H.264“baseline”编码器的开发与优化。主要研究内容如下:
一是对x264开源编码器模型进行深入的剖析。在算法流程上进行层次划分,并通过实验分析了算法各模块的运算复杂度,确定了需要重点优化的模块。
二是通过消除冗余代码、优化数据类型、添加CCS编译器选项、调整支持库等方式,最终将编码器成功地移植到DSP平台上。
三是进行大量有针对性的实验,并利用CCS自身提供的分析工具对影响编码速度的核心算法进行改进。
四是通过调整存储空间分配、改变存取方式和相关的变量定义、采用数据打包、内联汇编嵌入、循环内部流水、线性汇编等方法对程序进行进一步的优化,以及充分利用DM642的EDMA控制器等对数据传输和存储空间进行优化。
五是设计了一套完整的编解码测试方案。该系统对符合国际标准的QCIF测试序列有较好的编码能力。最后,对编码器的最终性能做出了系统的测试。
目前,经过优化的H.264编码器针对不同背景和运动特性的测试序列具有较好压缩效率和编码速度,解码后的视频图像具有较好的主观质量和客观质量。