移动互联网环境下H.264解码器的优化与实现

论文摘要

随着移动互联网的迅猛发展和生活水平的提高,人们对移动互联网产品的需求也不断增强。作为人们日常生活的重要组成部分,视频解码器在这方面显得尤为突出。因此,如何在资源有限的移动互联网终端上开发出高性能的视频解码器成为了研究的热点。H264/AVC视频压缩标准因具有低码率、高画质和高压缩比等优点而在移动互联网终端视频解码产品中广泛应用,但是这种高性能却是以增加计算复杂度和资源消耗作为代价的。本文重点是:在研究H.264/AVC标准中解码器功能模块基本结构的基础上,以JM参考模型为参考,以MediaTek公司生产的MTK6253为嵌入式硬件开发平台,针对模型中比较耗时的模块从算法上和程序上对其进行优化和性能分析。同时,从整体上对其进行性能对比测试,并给出关键实现。本文工作具体表现在:(1)本文首先介绍了H.264/AVC标准中编解码器的基本结构、关键技术,并着重分析了解码器的主要子模块。同时以JM10.1参考模型为对象,通过实验得出模型中各模块的耗时比例。(2)针对参考模型中主要耗时模块,从算法上对其进行优化。特别是针对熵解码CAVLC(上下文自适应的可变长编码)、帧间运动补偿亚像素插值算法以及去块滤波算法进行优化。同时,在性能上对以上优化算法进行对比测试,并对测试结果进行分析,从而验证优化算法的正确性。(3)结合MediaTek公司生产的移动终端MTK6253开发平台,首先从结构上对视频解码器进行优化。同时,从程序上对H.264/AVC算法进行优化。为了更好对解码器性能进行优化,充分利用MTK6253上紧致平台内存TCM的优点,通过设置程序起始地址和大小而对指定的视频解码处理程序进行加速处理的方法,从而达到性能优化的目的。针对目前处理平台上存在的音视频不能同步问题,通过深入分析音视频之间的先后关系及处理流程,提出在处理流程中引入实际播放时间戳的方法得以解决。(4)按照前面介绍的算法、结构和程序优化方法,对MTK6253视频解码器进行优化。通过获取系统运行过程中的Trace信息从而得到测试序列的Bechmark数据。通过对比优化前后的Benchmark数据信息从而验证优化方法的正确性与优越性。同时,也能客观地评价视频解码器性能,更好的满足用户的实际需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究基础
• 1.4 研究内容
• 1.5 组织结构
• 第2章 视频解码器的理论基础研究
• 2.1 H.264 编解码系统框架及原理
• 2.2 H.264 视频系统子模块技术特点
• 2.2.1 熵解码技术
• 2.2.2 反量化变换技术
• 2.2.3 帧内预测技术
• 2.2.4 帧间预测技术
• 2.2.5 去方块滤波器
• 2.3 JM 模型各模块耗时分析
• 2.4 小结
• 第3章 H.264 解码算法分析及优化
• 3.1 熵解码算法优化
• 3.1.1 CAVLC 压缩原理分析
• 3.1.2 CAVLC 编解码过程分析
• 3.1.3 CAVLC 算法优化方法及性能分析
• 3.2 帧间运动补偿亚像素插值优化
• 3.2.1 运动矢量预测及插值过程分析
• 3.2.2 基于查表算法的插值优化
• 3.2.3 基于快速移位算法的插值优化
• 3.2.4 实验结果及性能分析
• 3.3 去块滤波算法及优化
• 3.3.1 去块滤波算法需求性分析
• 3.3.2 帧内模式的快速边界强度预判
• 3.3.3 帧间模式的快速边界强度预判
• 3.3.4 实验结果及性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于MTK6253 平台解码器设计及程序优化
• 4.1 MTK6253 平台结构分析
• 4.2 视频解码器设计优化
• 4.2.1 视频解码器框架设计
• 4.2.2 视频解码器状态转换设计
• 4.3 视频解码器程序优化
• 4.3.1 ARM 平台代码优化
• 4.3.2 ARM 平台汇编优化
• 4.3.3 高速内存使用优化
• 4.4 音视频不同步及解决方法优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 视频解码器的实现与测试结果分析
• 5.1 硬件平台搭建
• 5.2 软件系统开发
• 5.2.1 MODIS 仿真实现
• 5.2.2 编译运行及实现
• 5.3 测试结果及分析
• 5.3.1 Benchmark 信息的获取
• 5.3.2 测试结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目及获奖情况