基于TMS320DM642的AVS解码器的移植与优化

论文摘要

作为第二代视频编解码标准,AVS得到了广泛的支持并在很多领域得到了应用。与以前的视频编解码标准相比,AVS视频编解码标准引进了许多新的理论来实现核心算法,提高编解码性能和效率。但是,高效的编解码效率是建立在高计算复杂度的基础上的,这对实现实时编解码的硬件开发系统平台提出了挑战。TMS320DM642是美国德州仪器公司生产的一款高性能的DSP芯片。它采用了甚长指令字结构;具有8个相互独立的功能单元,包括2个乘法器6个逻辑功能单元,这些功能单元可同时进行并行数据运算;两个寄存器组,两组共64个通用寄存器;DM642片内提供了两级存储结构,这使得它可以提供丰富的数据存储空间;片外集成了功能强大的外设,其中包括有三个视频端口。DM642芯片的这些特性,使得它可以提供实现AVS编解码系统所需要的必要条件。本文的目标是将RM50d移植到DM642平台上并对其进行优化,最终得到一个基于DM642平台的可以实时解码的解码器。本文的工作共分为两大部分。第一部分:将AVS视频解码器移植到DM642平台上面。由于DM642平台上的开发环境和PC平台上的开发环境的资源并不相同,在移植的过程中,本文引入了嵌入式软件开发的思想,调整了内存分配、访问模式、变量定义、运行支持库等方面,最终得到了可以正常运行在DSP平台上的解码器。第二部分:对成功移植到DM642平台上的解码器进行优化。RM50d解码程序是按照AVS标准编写的。这个解码器的特点是可读性第一,实效性第二。这使得它的核心模块解码速度很慢,将其移植到DSP上的时候,效率非常低下,需要对其优化。本文分析了RM50d的低效之处,结合DM642芯片的特点,对RM50d进行了优化。优化的过程中,采用了多种优化方法,包括:重新设置变量结构,调整存储空间,调整程序结构,引进软件流水技术,编写线性汇编代码,使用优化编译选项等策略。通过对RM50d进行一系列的优化之后,实现了可在DM642软件仿真环境下进行实时解码的解码器。实验对比优化前后的解码器,本文实现的解码器的解码速度得到了极大的提高,基本上满足实时解码视频流的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 选题背景与研究意义
• 1.3 国内外现状
• 1.4 论文的主要工作、创新点及章节安排
• 1.4.1 论文的主要工作及创新点
• 1.4.2 论文的章节安排
• 第二章 AVS 视频编解码标准研究
• 2.1 档次与级别
• 2.2 熵解码
• 2.3 逆扫描
• 2.4 反变换
• 2.5 帧内预测
• 2.6 帧间预测
• 2.7 本章小节
• 第三章 TMS320DM642 系统开发平台
• 3.1 TMS320DM642 的结构特点
• 3.2 TMS320DM642 的存储空间
• 3.3 TMS320DM642 的软件开发环境
• 3.3.1 CCS 的代码产生工具
• 3.3.2 CCS 的代码剖析工具
• 3.3.3 使用CCS 开发DSP 软件的流程
• 3.4 选择DM642
• 3.5 本章小结
• 第四章AVS 解码器的框架设计
• 4.1 AVS 解码器的实现框架的总体设计
• 4.2 核心算法框架的设计
• 4.2.1 码流解析模块框架的设计
• 4.2.2 帧内预测模块实现框架的设计
• 4.2.3 帧间预测框架的设计
• 4.3 本章小节
• 第五章 AVS 解码器的移植及优化
• 5.1 移植和优化的目的
• 5.2 AVS 解码器的移植
• 5.2.1 用CCS 编译代码
• 5.2.2 数据变量的声明
• 5.2.3 存储器映射模式
• 5.2.4 库函数
• 5.2.5 变量类型的调整
• 5.2.6 配置开发环境
• 5.3 AVS 的优化
• 5.3.1 编译优化
• 5.3.2 C 代码级别优化
• 5.3.2.1 解码器整体框架优化
• 5.3.2.2 函数模块的优化
• 5.3.2.3 变量和数据结构的优化
• 5.3.2.4 代码可重入性的优化
• 5.3.2.5 函数调用的优化
• 5.3.2.6 变量初始化的优化
• 5.3.3 使用线性汇编语言优化代码
• 5.3.3.1 线性汇编优化C 代码的原则
• 5.3.3.2 熵解码模块的优化
• 5.3.3.3 逆扫描反量化模块的优化
• 5.3.3.4 反变换模块的优化
• 5.3.3.5 帧内预测的优化
• 5.3.3.6 帧间插值优化
• 5.3.3.7 帧重建的优化
• 5.4 试验与结论
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及硕士期间发表论文情况