基于MSC8144的H.264高清视频编码软件设计

论文摘要

随着视频应用的发展,高清视频的需求也越来越强烈,而H.264的高压缩率使其渐渐成为高清视频压缩算法的主流。H.264高清视频编码器复杂度非常高,需要多核DSP平台的高性能支持,因此,本文研究并实现了基于MSC8144四核DSP处理器的H.264高清视频编码软件,具有实际的工程应用价值。第一章,综述了视频编码技术标准和DSP处理器的发展状况,并介绍了本文的主要研究内容和结构。第二章,详细介绍了H.264标准,包括H.264的码流结构、编码器的整体结构及其主要模块。第三章,描述了MSC8144的架构特点,包括MSC8144的多核架构、子系统架构、DSP核架构、内存架构,并进一步描述了该DSP处理器的开发环境。第四章,研究开发了基于MSC8144的高清视频编码软件的总体方案。MSC8144的工作按功能划分为多个模块,包括系统初始化模块、图像数据接收模块、图像编码模块、码流数据发送模块和通讯模块。第五章,分析了现有的视频并行编码算法,研究了基于场模式的并行编码算法和基于相邻宏块的并行编码算法两种单粒度视频并行编码算法。然后根据MSC8144 DSP处理器的四核架构特点,研究了融合场并行和宏块并行的多粒度并行编码算法。为了进一步提高编码效率,研究了融合场并行和Slice并行的多粒度并行算法。第六章,论述了高清视频编码器的优化方法。针对MSC8144的架构和指令特征以及视频编码的特点进行指令和数据的优化。第七章,对高清视频编码软件设计进行了总结,并对未来发展作出了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 相关技术现状
• 1.2.1 编码原理
• 1.2.2 视频编码技术标准
• 1.2.3 DSP发展历程
• 1.3 研究内容和论文结构
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 本文章节结构
• 2 H.264视频压缩标准
• 2.1 H.264档次
• 2.2 H.264码流结构
• 2.2.1 网络提取层结构
• 2.2.2 视频编码层结构
• 2.3 H.264编码器结构
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.3 整数变换与量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.3.5 去块滤波
• 2.4 本章小结
• 3 MSC8144架构及特点
• 3.1 MSC8144架构
• 3.1.1 MSC8144总体架构
• 3.1.2 MSC8144 StarCore SC3400 DSP子系统
• 3.1.3 SC3400 DSP核
• 3.1.4 MSC8144内存架构
• 3.2 MSC8144开发环境
• 3.3 本章小结
• 4 高清视频编码软件研究与开发
• 4.1 设计目标
• 4.2 总体设计方案
• 4.2.1 Smart-DSP OS调度
• 4.2.2 软件工作模式
• 4.3 编码系统模块
• 4.3.1 系统初始化模块
• 4.3.2 图像数据接收模块
• 4.3.3 图像编码模块
• 4.3.4 码流数据发送模块
• 4.3.5 通讯模块
• 4.4 本章小结
• 5 多核并行编码算法研究
• 5.1 概述
• 5.2 并行编码算法现状
• 5.2.1 基于帧的并行编码算法
• 5.2.2 基于Slice的并行编码算法
• 5.2.3 基于宏块行的并行编码算法
• 5.3 并行编码算法
• 5.3.1 基于场模式的并行编码算法
• 5.3.2 基于相邻宏块的并行编码算法
• 5.4 多粒度并行编码算法
• 5.4.1 通用多粒度并行编码算法
• 5.4.2 基于场并行和相邻宏块并行的多粒度并行编码算法
• 5.4.3 基于场并行和Slice并行的多粒度并行编码算法
• 5.5 本章小结
• 6 高清视频编码器优化
• 6.1 CodeWarrior优化
• 6.2 指令和数据优化
• 6.2.1 MSC8144指令集
• 6.2.2 优化方法
• 6.2.3 优化结果
• 6.3 本章小结
• 7 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介