基于DM642的AVS解码器优化

论文摘要

随着电子和信息技术的发展,视频成了人类现代生活中不可或缺的部分,从早期的模拟视频到现在的数字视频都得到了广泛的应用。像模拟电视、数字电视、视频电话、视频监控、视频会议、远程教育等,都在信息社会里大放异彩。由于传统的模拟视频信号在传输中信噪比衰减较大,逐渐失去了在视频领域的主要地位。而数字视频信号得到了越来越广泛的应用,并且随着电路设计的进步而日新月异的发展。如果采用基带信号传输数字视频,其数据量是巨大的。为了对数字视频进行有效的压缩,各种标准应运而生,迅猛发展。其中包括国际电信联盟的H.261、H.263、H.264标准,MPEG专家组也相继提出了MPEG1、MPEG2、MPEG4等标准。2002年,我国成立了AVS专家组,于2006年推出了具有自主知识产权的AVS音视频编解码标准,并且AVS也成为了数字视频编码的国际标准。目前,产业化程度最高的是MPEG2,MPEG4、H.264次之,AVS最低。虽然目前AVS的产业化处在一个刚刚起步的阶段,但是相比于其他的标准,AVS具有很大的优势:AVS取得了与H.264大致相当的压缩比和图像质量,似实现的复杂度比H.264大大的降低了,AVS的编码复杂度相当于H.264的70%,而解码复杂度仅仅相当于H.264的30%:AVS另一个巨大的吸引力来自于低廉的专利费用。电路集成技术的进步和发展,也为视频处理提供了新的硬件平台。TI公司的TMS320DM642数字多媒体处理器是一款专门面向多媒体应用而设计开发的32位定点DSP芯片,它良好的处理性能和丰富的片上外设,可以方便地进行数字视频信号的处理。因此,它也成了目前应用比较广泛的一个数字视频信号处理平台。本系统采用了合众达公司的SEED-VPM642硬件平台,在此硬件平台上对AVS解码程序进行了移植和优化,模拟了IPTV机顶盒的工作模式,建立网络传输系统,通过UDP协议把PC机上已编码的视频数据传输给DSP,由DSP完成AVS标清视频（720×576）的解码并显示;同时,我们根据DSP和硬件平台的特点,对程序的结构进行了调整;对于点积运算比较集中的亮度、色度插值,采用了大量的内联指令和数打包:对DCT反变换采用了线性汇编,进一步提高了程序的执行效率:对程序中大量的数据搬移,采用了DMA技术,在不占用CPU时间的前提下,完成数据的传输:针对DM642的两级Cache结构,对L2Cache进行了合理的配置,设置了128kCache和128k片上内存。我们最终优化结果是:对于标清视频,解码速度达到了42帧緲,完全可以满足实时播放的要求。本系统可以应用到IPTV,视频监控等领域。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 常用缩略语
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 研究的目标和主要的工作
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 视频格式和视频编解码标准
• 2.1 视频格式
• 2.1.1 色彩空间
• 2.1.2 YCbCr的采样格式
• 2.1.3 视频分辨率格式
• 2.2 视频编解码标准
• 2.2.1 H.26x和MPEG-x简介
• 2.2.2 AVS标准介绍
• 第三章 TMS320DM642简介
• 3.1 TMS320C6000系列DSPs
• 3.2 TMS320DM642多媒体处理器
• 3.3 硬件平台SEED-VPM642
• 第四章 AVS解码在DM642上的移植
• 4.1 网络传输系统
• 4.2 存储空间（堆/栈）的分配
• 第五章 AVS核心算法和优化
• 5.1 CCS编译器
• 5.2 程序结构的调整
• 5.2.1 环路滤波
• 5.2.2 帧内预测
• 5.3 使用内联指令和数据打包
• 5.4 线性汇编
• 5.5 QDMA的合理使用
• 5.6 Cache的合理分配
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结
• 附录1:8x8整数DCT变换的简化
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及参与完成的项目
• 学位论文评阅及答辩情况表