AVS视频解码器在DM642上的实现及其优化方法的研究

论文摘要

AVS标准是我国自主制定的、具有自主知识产权的第二代信源压缩编码技术标准,它具有性能高,计算复杂度低,专利授权费用低等优点。它的实施不仅标志着我国在多媒体处理等领域的研究处于国际领先地位,还将创造可观的经济效益和社会效益。因此,对AVS解码器的研究将具有极为重要的意义。本文研究的目的是在TMS320DM642硬件平台上实现AVS-P2视频解码器,并对其进行优化,寻找核心模块的快速算法,提高解码速度。本文介绍了AVS-P2视频标准与国际常用视频压缩标准,并将AVS与H.264/AVC在性能方面做了比较;研究了AVS-P2编解码框架及系统结构,介绍了AVS-P2的核心模块。对TI公司的TMS320DM642通用多媒体数字可编程处理器从各方面进行了介绍,并对DSP平台常用的优化方法做了系统总结。本文主要内容如下:首先,研究基于TMS320DM642平台的AVS视频解码器的整体架构和解码器的各种优化方法（调整程序结构、启用Cache及QDMA、使用内联函数和软件流水等技术）;然后,对各核心模块分别优化,并针对三个核心模块提出了快速算法,分别为:1.熵解码,在ce（v）的解析过程中构造了快速码表,通过取标志位的方式代替了原来复杂的条件判断和跳转,简化了复杂计算;2.亚像素精度亮度插值,使用了边界扩展和QDMA相结合的策略,避免了频繁的边界判断和片内外数据交互,极大地降低了时间,提高了解码速度;3.B帧运动矢量,在B帧运动矢量预测过程的计算中将宏块一级的运算提到帧一级,利用查找表的方式,减少了冗余计算,用少量空间的牺牲换取了时间的大幅下降,并改变了运动矢量的存储方式极大的提高了解码器的解码速度性能。对优化后的解码器性能进行测试,通过对多个视频序列的测试证明本文所设计的解码器在主观和客观上都达到了较高的性能,对于D1分辨率（720x576）的视频序列,平均达到40帧/s的解码速度,本文所提出的三个快速算法经验证都发挥了较好的作用,提高了解码器的解码速度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 常用视频压缩标准
• 1.2.1 MPEG 系列
• 1.2.2 H.26x 系列
• 1.2.3 AVS
• 1.3 本文主要研究工作及论文安排
• 2 AVS 视频标准关键技术
• 2.1 AVS-P2 视频标准概述
• 2.1.1 AVS-P2 系统结构
• 2.1.2 AVS-P2 基准档编解码框架
• 2.1.3 AVS 码流结构
• 2.2 AVS 视频标准核心技术
• 2.2.1 熵编码
• 2.2.2 整数变换与量化
• 2.2.3 帧内预测
• 2.2.4 多模式帧间预测
• 2.2.5 环路滤波
• 2.3 本章小结
• 3 TMS320DM642 硬件平台
• 3.1 TMS320DM642 简介
• 3.2 TMS320DM642 体系结构
• 3.3 TMS320DM642 的CPU 单元
• 3.4 TMS320DM642 的存储器系统
• 3.5 TMS320DM642 的流水线技术
• 3.6 扩展的直接存储器访问（EDMA）
• 3.7 集成开发环境CCS
• 3.8 针对DSP 平台常用代码优化方法
• 3.8.1 C6000 软件编程优化流程
• 3.8.2 代码优化方法
• 3.9 本章小结
• 4 基于DM642 的AVS-P2 视频解码器的实现与优化
• 4.1 基于DM642 的AVS-P2 视频解码器整体架构分析
• 4.1.1 系统设计思想
• 4.1.2 模块化框架结构
• 4.2 AVS 解码器整体优化策略
• 4.2.1 算法的合理选择和设计
• 4.2.2 针对DSP 硬件平台的整体优化策略
• 4.2.3 核心模块优化
• 4.3 实验结果
• 4.4 实验结果分析
• 4.5 解码器系统测试
• 4.6 本章小结
• 5 AVS-P2 视频解码器核心模块优化
• 5.1 AVS 熵解码
• 5.1.1 AVS 熵解码过程与原理
• 5.1.2 k 阶指数哥伦布码
• 5.1.3 ce（v）解析快速实现方式
• 5.1.4 实验结果
• 5.2 亚像素精度亮度插值的快速实现
• 5.2.1 亚像素精度亮度插值算法
• 5.2.2 亚像素精度亮度插值性能分析
• 5.2.3 亚像素精度亮度插值快速算法
• 5.2.4 实验结果
• 5.3 B 帧运动矢量快速实现算法
• 5.3.1 运动矢量预测算法及分析
• 5.3.2 B 帧运动矢量预测快速算法
• 5.3.3 B 帧运动矢量快速存储方式
• 5.3.4 实验结果
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录