H．264視頻編碼器在DSP上的實現(xiàn)與優(yōu)化
1 引言
H.264/AVC是ITU-T視頻編碼專家組和ISO/IEC運動圖象專家組聯(lián)合提出的新一代視頻編碼標(biāo)準。在相同的條件下，與MPEG-1、MPEG-2、H.263、MPEG-4等標(biāo)準相比，H.264/AVC能夠減少50%的碼流。但是，H.264的高編碼效率是以高運算量和高復(fù)雜度為代價的。
本文采用具有較高運算速度和較強數(shù)據(jù)處理能力的DM642 EVM作為H.264視頻編碼器實現(xiàn)和優(yōu)化的DSP硬件平臺，實現(xiàn)了 H.264視頻編碼算法，并對算法程序進行了綜合優(yōu)化。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化的 H.264視頻編碼器能保持較高的圖象質(zhì)量和壓縮效率，并具有較好的實時性能。
2 H.264視頻編碼技術(shù)及DM642 EVM開發(fā)平臺
2.1 H264視頻編碼技術(shù)
H.264壓縮算法采用與H.263和MPEG-4類似的基于塊的混和編碼方法，采用幀內(nèi)(Intra)和幀間(Inter)兩種編碼模式。為了提高編碼效率、壓縮比和圖象質(zhì)量，H.264采用了許多新的編碼技術(shù)，這些技術(shù)主要有：
⑴ H.264標(biāo)準壓縮系統(tǒng)由視頻編碼層(VCL，Video Coding Layer)和網(wǎng)絡(luò)抽象層(NAL，Network Abstraction Layer)兩部分組成。
⑵ H.264采用幀內(nèi)預(yù)測，昀大程度地減少圖象的空間冗余信息。
⑶ H.264的幀間預(yù)測采用多幀參考幀（參考的個數(shù)為1～5）、高精度的內(nèi)插算法(包括1/4和 1/8精度)、多種變形搜索塊等新的方法，在很大程度上提高運動估計與補償?shù)男省?BR>
⑷ 1/4、1/8象素精度的亞象素運動估計：對于QCIF視頻格式使用1/4象素精度預(yù)測方式，對于CIF視頻格式使用1/8象素精度預(yù)測方法。
⑸ 殘差圖象的4x4整數(shù)DCT變換技術(shù)，逆變換過程中沒有匹配錯誤問題。
⑹ 新的環(huán)路濾波技術(shù)及熵編碼技術(shù)等。
2.2 DM642 EVM開發(fā)平臺DM642
EVM是TI推出的一款專門面向多媒體應(yīng)用的開發(fā)平臺,板上資源包括：DM642CPU芯片、4M×64bit同步動態(tài)存儲器(SDRAM)、4M×8bitFLASH存儲器和一路視頻編碼和兩路視頻解碼等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。DM642基于C64X內(nèi)核，主頻高達600MHz，采用超長指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，每個指令周期可并行處理8條32位的指令，處理能力達4800MIPS；片上內(nèi)存采用二級緩存Cache結(jié)構(gòu)，L1由16KB的數(shù)據(jù)Cache L1D和16KB的程序Cache L1P組成，256KB的L2可配置成SRAM或Cache，大幅度提高了程序的運行性能；片內(nèi)64位的EMIF(External MemoryInterface)接口可以與SDRAM、Flash等存儲器件無縫連接，極大地方便了大量數(shù)據(jù)的搬移；DM642包括了3個專用的視頻端口(VP0～VP2)，用于接收、處理視頻數(shù)據(jù)，提高了整個系統(tǒng)的性能；DM642自帶的EMAC口以及從EMIF口擴展出來的ATA口，還為處理完成后產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)提供了存儲通道。因此，實現(xiàn)H.264的視頻算法，高性能的DM642 EVM是一個理想的硬件平臺。
