基于DM642的H.264視頻編碼器優(yōu)化和實現(xiàn)

電子通信論文編號:TX045       論文字數(shù):30771,頁數(shù):58

目     錄

第一章 緒論   1
1.1 引言   1
1.2 視頻編碼原理   1
1.3 視頻編碼標準   2
1.4 論文結(jié)構(gòu)安排   3
第二章 H.264編碼標準概述   4
2.1    H.264編碼標準簡介   4
2.2    幀內(nèi)預(yù)測   7
2.3    幀間預(yù)測   10
2.4    變換編碼   15
2.5    環(huán)路濾波  18
2.6    熵編碼  19
2.7    碼率控制   21
第三章 運動估計算法   24
3.1    運動估計的匹配準則   24
3.2    幾種運動估計和快速搜索算法   25
第四章 DSP處理器和DM642圖像處理平臺  35
4.1    DM642處理器   35
4.2    TDSDM642數(shù)字圖像處理平臺   37
4.3    集成開發(fā)環(huán)境CCS(Code Compose Studio)   38
第五章 H.264編碼器的DM642移植與優(yōu)化   41
5.1    H.264編碼流程的調(diào)整   41
5.2    存儲器系統(tǒng)的優(yōu)化   42
5.3    程序代碼的優(yōu)化   44
結(jié)  論   48
致  謝   49
參 考 文 獻   50
附  錄   53

摘  　要

隨著數(shù)字視頻編碼技術(shù)的發(fā)展和成熟，許多視頻編碼應(yīng)用方案不斷被提出和應(yīng)用。在眾多的編碼方案中，H.264是目前最有效的編解碼標準。在相同的重構(gòu)圖像質(zhì)量下，H.264與H.263、MPEG-4標準相比，分別能節(jié)約50%、20%的碼流，而且加強了對網(wǎng)絡(luò)的支持，面向數(shù)據(jù)包的編碼能更好的支持流媒體的應(yīng)用。但H.264的優(yōu)越性能是以實現(xiàn)的高復(fù)雜度為代價的，這給H.264標準的嵌入式應(yīng)用帶來了巨大障礙。DSP芯片以其超強的處理速度和較低的資源消耗，在許多應(yīng)用領(lǐng)域有非常出色的表現(xiàn)。TI公司的DM642芯片是專門為圖像視頻處理應(yīng)用設(shè)計的，是實現(xiàn)H.264編解碼的理想平臺。本文在分析和研究H.264標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合DM642圖像處理平臺的特點，對H.264基本檔次編碼算法在DSP平臺上的實現(xiàn)進行了優(yōu)化設(shè)計。
第一章，簡要介紹了視頻編碼的原理和標準。
第二章，對H.264視頻編碼標準做詳細的分析，對標準中使用的一些新技術(shù)做了比較詳盡的探討。例如，幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、變換編碼、環(huán)路濾波、熵編碼等，其中運動估計的塊匹配算法是目前最成功和應(yīng)用最廣泛的幀間預(yù)測技術(shù)，也是H.264編碼器的核心內(nèi)容之一。
第三章，重點分析運動估計搜索算法，對多種運動搜索算法進行詳細討論，如全搜索法、二維對數(shù)搜索法、三步搜索法、對偶搜索法、基于中心三步搜索法和EPZS算法，然后結(jié)合分級搜索算法對EPZS算法進行了改進。
第四章，主要介紹了DM642數(shù)字圖像處理平臺的特點。
第五章，結(jié)合DM642圖像處理平臺的特點，提出針對實現(xiàn)H.264基本檔次編碼的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：視頻編碼, H.264/AVC, 運動估計, EPZS，DM642

Abstract

With the development of digital video coding technology, many coding standards have been provided to the market. Among them, H.264/AVC is the most efficient codec standard until now. Under the same reconstruction video quality, H.264/AVC encode can save 50% 、20% bit-stream, compared with H.263 and MPEG-4 respectively. H.264/AVC improve the ability to support the network application and the video stream application with the data packet oriented-coding technology. But it comes with the cost of high complexity. And this is the obstacle for embedded applications using H.264. DSP chips with their high frequence and low resource cost are used in many areas. TDS320DM642 was designed for digital video processing by TI, and it is the optimal platform for H.264 codec. This dissertation tries to optimize the reference codec of H.264 baseline profile on the DM642 platform.
     The Introduction briefly presents the development of video coding principle and standard.
     ChapterⅡintroduces the encoding principle of H.264, and describes some          technology introduced by H.264. Such as intra prediction, inter prediction, transform encoding, loop-filter, entropy encoding. Motion Estimation and Block Match Search Algorithm, is the key content of H.264 and the most successful inter prediction technology .
     ChapterⅢ analyze the Motion Estimation and Motion Search algorithm. Such as full search, 2D-log search, 3-step search, CS, CTSS and EPZS(Enhanced Prediction Zonal Search). With the level-search we improve the EPZS algorithm, simulation results reveal that the new method can save encode time.
ChapterⅣ describe the characters of DM642 digital video processing platform.
Finally, according to the baseline profile of H.264, we introduce the optimal method for real-time application on DM642 digital video processing platform.

Key Words:  Video Coding,  H.264/AVC,  Motion Estimation,  EPZS，DM642