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基于DM642的H.264视频编码实现及优化方法的研究

作　者: 黄健
导　师: 黄学军
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: H.264编码 x264移植 DM642优化 线性汇编
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 41次
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内容摘要


视频压缩的目的是在保证视频质量的同时尽量占用较少的空间,H.264不仅具有优异的压缩性能,而且具有良好的网络亲和性,能够满足实时视频通信的需要。然而,H.264的良好的编码效率和优越的性能是通过复杂的编码结构和巨大的运算量换取的,这是在一般的处理平台上难以实现的。在众多的嵌入式处理器中,TI公司的TMS320DM642型号的芯片有着专门的用于信号处理的指令系统以及良好的并行处理能力,是实现H.264编码的最理想的平台之一。论文首先对H.264视频编码器的结构和特点作了基本的介绍,并对其中的预测编码技术、DCT变换和量化和熵编码技术进行了分析。接着描述了DM642平台的硬件资源,重点阐述了DM642的二级存储结构和EDMA数据传输的原理以及传输方式,并搭建了x264编码器开发的系统平台。然后在分析了x264源代码和代码中的三种运动估计搜索算法后,结合DM642平台以及CCS开发环境的特点,对x264源代码进行裁剪、调整代码中的部分数据类型、编写.cmd配置文件并分配存储空间,最终实现x264编码器在DM642上正确的进行编码。最后,对移植后的x264编码器的优化方法进行了研究,代码级优化为研究的重点。论文采用C语言和DSP汇编语言混合编程的方式,在对C代码采用DSP的数据打包技术、内联函数、软件流水技术进行优化后编码器的速度还是不理想的情况下,对那些被频繁调用并计算量很大的函数进行了分析并采用线性汇编改写。此外,结合DM642的两级Cache存储结构充分利用EDMA进行数据的传输,进一步提高了程序的执行效率。实验数据表明,优化后的x264编码器在DM642平台上的编码速度达到了15fps~25fps,相比优化前速度提高了几十倍,解码后的视频图像具有较高的质量。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 本文选题背景  8
  1.2 课题研究的意义  8-10
  1.3 论文主要研究内容及章节安排  10-11
第二章 H.264 视频编码标准  11-20
  2.1 H.264 编码的特点  11-12
  2.2 H.264 编码器功能组成  12
  2.3 预测编码  12-17
    2.3.1 帧内预测  13-15
    2.3.2 帧间预测和运动补偿  15-17
  2.4 变换和量化  17-19
  2.5 熵编码  19
  2.6 本章小结  19-20
第三章 H.264 编码器的实现平台及开发环境的搭建  20-29
  3.1 TMS320DM642 开发平台  20-24
    3.1.1 DM642 的内核结构  20-21
    3.1.2 DM642 的二级存储结构  21-23
    3.1.3 EDMA 数据传输  23-24
  3.2 H.264 编码器开发环境的搭建  24-28
    3.2.1 ICETEK-DM642-PCI 评估板的特点  24-25
    3.2.2 CCS 集成开发环境  25-26
    3.2.3 编码器开发环境的搭建  26-28
  3.3 本章小结  28-29
第四章 x264 编码器的分析及DM642 的实现  29-45
  4.1 x264 开源代码的分析  29-32
    4.1.1 视频帧的存取  29-30
    4.1.2 视频压缩编码  30-32
    4.1.3 码流NAL 的输出  32
  4.2 x264 中运动估计搜索算法的研究  32-38
    4.2.1 菱形搜索算法  32-33
    4.2.2 六边形搜索算法  33-34
    4.2.3 非对称十字形多层次六边形格点搜索算法  34-36
    4.2.4 三种搜索算法性能的实验分析  36-38
  4.3 x264 源代码的移植  38-42
    4.3.1 x264 源代码的裁剪  38-39
    4.3.2 CCS 编译语法的修改  39-40
    4.3.3 存储空间的分配  40-42
  4.4 编码性能分析  42-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章 基于DM642 平台的x264 编码器的优化策略  45-75
  5.1 项目级优化  45-46
  5.2 C 代码级优化  46-55
    5.2.1 数据类型的调整  48-49
    5.2.2 内联函数和数据打包技术  49-51
    5.2.3 软件流水  51-55
  5.3 汇编级优化  55-65
    5.3.1 线性汇编语言  55
    5.3.2 线性汇编代码编写  55-59
    5.3.3 x264 中耗时模块的汇编优化  59-65
  5.4 数据存储的优化  65-69
    5.4.1 片内Cache 的优化  66-68
    5.4.2 EDMA 传输优化  68-69
  5.5 其他优化策略  69-70
  5.6 优化结果分析  70-74
  5.7 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-77
  6.1 本文总结  75
  6.2 研究展望  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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