基于ARM的MPEG-4视频解码的实现和优化

论文题目: 基于ARM的MPEG-4视频解码的实现和优化

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 庄明渊

导师: 时龙兴

关键词: 视频解码,优化

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 人类社会而今已经迈入数字时代,各种各样的数字技术产品在普通老百姓的日常生活中随处可见。包括音频上从广播接收到MP3、MIDI等音频播放的支持,以及视频上彩屏的出现、摄像功能在手持终端上的应用,越来越多的多媒体功能被集中到小小的手持终端产品中。本文的主要目的是选取一种合适的视频解码技术,在原有Garfield系统架构上实现实时的视频解码,并从软硬件优化和系统重新划分的角度得到最优的解码性能。本文首先介绍几种现在应用比较广泛和比较有发展前景的视频压缩算法,通过比较分析选择MPEG-4 Simple Profile作为在Garfield平台上实现的压缩算法;接着初步实现MPEG-4 Simple Profile在Garfield架构中的解码播放,并分析总结实现过程中出现的问题;然后在保持Garfield系统架构不变的情况下,对解码实现进行全面的优化,提高解码效率;最后从架构的角度对整个系统进行重新的规划和设计,提出最优化的软硬件设计。论文通过对各种视频压缩技术的比较选择最适用于移动数码终端产品的MPEG-4 Simple Profile作为视频解码算法,在Garfield结构上系统全速运行于80MHz,纯软件解码只能实现QCIF(176×144)每秒8-9帧的播放效率。经过从软硬件多方面优化后,在系统全速运行时实现QCIF每秒钟24帧左右的解码效率。为使系统能够达到CIF(352×288)每秒25帧(最差情况)的解码效率,本文从系统架构方面考虑重新对系统做出软硬件划分,由硬件加速器来完成整个8×8象素块的IDCT运算。实验结果表明当处理器选用ARM9系列,硬件加速单元在500周期内完成IDCT运算时,系统最差情况下可以达到CIF@25fps的解码效率。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1. 背景和意义

1.1.1. 多媒体技术在手持终端的应用

1.1.2. 面临的挑战

1.2. 论文的工作

1.3. 论文的结构

第二章 几种视频解码标准的介绍和比较

2.1. MPEG 系列

2.1.1. MPEG-1

2.1.2. MPEG-2

2.1.3. MPEG-4

2.1.4. MPEG-7

2.1.5. MPEG-21

2.2. H.26X 系列

2.2.1. H.261

2.2.2. H.263

2.2.3. H.264

2.3. 其他视频压缩标准

2.3.1. WMV9

2.3.2. AVS

2.4. 本章小结

第三章 基于GARFIELD 的MPEG-4 SP 的实现

3.1. 运行平台

3.1.1. Garfield 系统架构

3.1.2. ADS（ARM Developer Suite）

3.1.3. 硬件调试板

3.1.4. 解码程序

3.1.5. 编码视频流

3.2. 实现

3.2.1. 输出YUV 格式

3.2.2. 输出RGB 格式

3.2.3. 3 周期等待时间

3.2.4. 硬件调试板

3.3. 本章小结

第四章 基于GARFIELD 的MPEG-4 SP 的优化

4.1. 优化的策略

4.1.1. 优化对象

4.1.2. 优化方面

4.2. 输出YUV 格式

4.2.1. 代码精简

4.2.2. 算法级优化

4.2.3. 高级语言优化

4.2.3.1. 减少无谓运算

4.2.3.2. 循环优化

4.2.3.3. 减少存储器存取次数

4.2.3.4. 减少函数调用

4.2.3.5. 运算替代

4.2.4. 汇编级优化

4.2.5. 存储器性能

4.2.6. 硬件加速

4.2.7. 优化效果

4.3. YUV 到RGB 的优化

4.3.1. 代码优化

4.3.2. 存储器性能

4.3.3. 硬件加速

4.3.4. 优化效果

4.4. 本章小结

第五章 基于G10 的系统优化

5.1. 处理器

5.1.1. ARM7TDMI

5.1.2. ARM946ES

5.1.3. ARM926EJ-S

5.2. 硬件加速器

5.2.1. 设计考虑

5.2.1.1. YUV 到RGB 格式转换

5.2.1.2. 输出YUV 格式

5.2.2. ARMulator 建模

5.2.3. 性能评估

5.3. 本章小结

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

附录 MPEG-4 视频解码简介

在校期间发表论文清单

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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• [4].基于ARM的说话人识别系统的研究与实现[D]. 邱振.西北师范大学2015
• [5].基于ARM平台的频谱感知系统研究[D]. 杨成浩.上海师范大学2016
• [6].基于ARM的无线视频监控系统设计与实现[D]. 刘世轩.大连理工大学2016
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