基于TMS320C6711的H.264视频编码系统设计与实现

论文摘要

随着网络和通信技术的进步,多媒体视频压缩技术在视频会议、可视电话等实时系统中的应用越来越广泛。新一代视频编码标准H.264/AVC具有优良的编码性能,但是其算法过于复杂导致编码速度缓慢,使其在实时视频处理系统中的应用受到限制。另一方面,开发嵌入式的视频处理系统是降低成本的有效途径。因此,开发高效的H.264嵌入式实时视频压缩系统具有重要的理论意义与实用价值。本文在DSP平台上开发出以H.264标准进行编码的实时视频压缩系统。由于直接在DSP上移植H.264的源代码对视频进行处理时,系统并不具备时实性,其中存在着程序代码冗长、DSP芯片中存储资源有限、移植后的C代码中仍存在耗时多的部分等问题。论文针对这些问题进行了深入的研究,主要工作如下:1、进行硬件系统的设计。分析了系统工作原理,选择功能可以满足要求的DSP芯片,搭建系统的硬件平台。硬件系统由摄像头、TMS320C6711 DSP仿真板和显示器组成,分别实现图像的采集、压缩编码和显示功能。2、在系统的软件设计中,对H.264标准中耗时最多的算法部分重新进行软件设计,对帧内(Intra)预测模式选择方法和运动估计搜索方法的算法代码进行了改写;3、在TMS320C6711硬件平台上进行代码移植后,结合C6711芯片的内部结构,进行存储器配置,包括L2的Cache/SRAM空间配置、SRAM空间的数据分配策略和Cache级优化。解决了数据在片内内存和片外SDRAM之间进行搬移时存在的性能瓶颈问题,采用EDMA单元来完成,并针对仿真板的结构特点和视频宏块的编码特点对两处数据传输进行设置。4、在CCS中根据profile分析的结果对耗时较大的C程序部分采用展开循环、调整数据处理顺序和按字访问等方法对C代码进行改写。进行视频的编码实验,对摄像头采集的视频进行编码,将I帧间隔设置为10帧,系统编码一个I帧的时间为27.3ms,P帧的时间为51.0ms,平均帧率达到20.55帧/秒,满足视频会议等系统的实时性要求,且解码后视频图像质量良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 视频压缩编码技术发展现状
• 1.2.1 视频压缩编码技术的原理
• 1.2.2 视频压缩编码技术的发展及国内外研究现状
• 1.2.3 DSP 技术的发展及在DSP 上实现H.264 算法的优势
• 1.3 论文研究内容
• 1.4 论文章节内容安排
• 第二章 视频编码标准H.264/AVC与TMS320C6711
• 2.1 视频编码标准H.264/AVC
• 2.1.1 H.264 标准的档次
• 2.1.2 H.264 标准的基本编解码原理
• 2.2 H.264/AVC 中的关键技术
• 2.2.1 预测编码
• 2.2.2 H.264/AVC 中的变换编码
• 2.2.3 H.264/AVC 中的熵编码
• 2.3 TMS320C6711
• 2.3.1 TMS320C6711 芯片
• 2.3.2 ICETEK-6711-A/USB 型评估板
• 2.4 本章小结
• 第三章 视频编码系统的硬件设计
• 3.1 系统的工作原理
• 3.2 系统的硬件组成
• 3.3 仿真开发环境
• 3.3.1 仿真器
• 3.3.2 CCS 集成开发环境
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 H.264 编码基本软件流程
• 4.1.1 确定编码方案
• 4.1.2 H.264 编码软件流程
• 4.2 H.264 关键算法代码设计
• 4.2.1 帧内（Intra）预测模式选择方法
• 4.2.2 运动估计算法改进及代码设计
• 4.2.3 算法改进结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于TMS320C6711的编码系统实现
• 5.1 DSP 开发流程
• 5.2 代码移植
• 5.3 存储器优化
• 5.3.1 片内RAM 空间配置
• 5.3.2 SRAM 空间的数据分配策略
• 5.3.3 Cache 级优化
• 5.4 数据传输方法
• 5.5 C 程序改进
• 5.5.1 项目级优化
• 5.5.2 C 代码改进
• 5.6 系统实验及结果
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢