基于H.264/AVC标准的视频编码系统应用研究

论文摘要

近年来,随着多媒体技术与网络技术的迅速发展,以视频为主的多媒体通信成为时代主题,受到人们越来越多的关注。与MPEG-2相比,一种最新的标准H.264/AVC或称为MPEG-4第10部分目标就是以近似一半的比特率实现相同的视频质量。它采用了一系列先进编码技术,在编码效率、网络适应性等诸多领域超越以往的视频编码标准,代表了未来多媒体数据压缩编码的发展趋势。嵌入式系统是当前计算机技术的热门研究领域,是H.264/AVC应用的承载平台。ADSP BF-533是ADI公司推出的面向新一代视频编码的视频芯片。因此,研究H.264/AVC标准,并结合Blackfin533嵌入式系统进行应用研究具有重要意义。本文主要是H.264/AVC和Blackfin533嵌入式系统的应用研究。首先,对H.264/AVC标准的基本思想和原理进行了学习,对H.264/AVC中的关键技术和标准细节进行了深入研究。接着对Blackfin533处理器进行了深入的学习,了解它的芯片结构、总线结构、存储管理,熟悉他的编程指令和视频指令。在基于ADSP-BF533 EZ-KIT Lite评估板的基础上设计了一个视频采集编码终端。通过分析编码系统的结构编写了系统的初始化配置程序,将开源的H.264/AVC视频编码算法进行了移植并根据Blackfin533处理器的结构特点对编码算法进行了优化。本课题研究的视频压缩编码传输系统可以广泛地应用于视频监控、信息家电、智能小区、远程抄表等领域,而且所研究的嵌入式视频终端设备经过进一步开发和完善,还可以应用于更广阔的领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 视频压缩技术发展状况
• 1.2.2 视频压缩系统的发展状况
• 1.2.3 视频处理DSP方案的选择
• 1.3 内容安排
• 第二章 视频压缩与H.264编码算法研究
• 2.1 视频编码的基本原理
• 2.2 视频质量的检测
• 2.3 H.264分层结构
• 2.4 H.264编解码器
• 2.5 H.264的框架与级别
• 2.6 H.264关键技术研究
• 2.6.1 帧内编码
• 2.6.2 运动估计
• 2.6.3 帧间模式选择
• 2.6.4 整数变换和量化
• 2.6.5 熵编码
• 2.6.6 环路去方块滤波
• 2.7 错误恢复
• 2.8 小结
• 第三章 BLACKFIN ADSP-BF533硬件平台
• 3.1 系统硬件框架
• 3.2 ADSP-BF533处理器的结构和性能
• 3.2.1 BLACKFIN DSP结构
• 3.2.2 BLACKFIN ADSP-BF533
• 3.2.3 BLACKFIN DSP的内核结构
• 3.2.4 BLACKFIN DSP的存储结构
• 3.2.5 BLACKFIN DSP的片内总线与外设接口
• 3.2.5.1 外部总线接口单元（EBIU）
• 3.2.5.2 并行外设接口（PPI）
• 3.2.5.3 直接存储访问（DMA）
• 3.2.5.4 定时器（TIMER）
• 3.2.6 BLACKFIN DSP的指令流水线
• 3.2.7 BLACKFIN DSP的中断
• 3.2.7.1 中断事件概述
• 3.2.7.2 系统中断过程
• 3.3 视频采集输入模块
• 3.3.1 视频采集接口设计
• 3.3.2 视频采集接口程序设计
• 3.4 视频采集输出接口
• 3.4.1 SPI接口
• 3.4.2 SPI接口操作
• 3.5 外部存储器
• 3.5.1 FLASH
• 3.5.2 SDRAM
• 3.6 启动过程
• 3.7 ADSP-BF533 EZ-KIT LITE评估板
• 3.8 VISUALDSP++4.5开发环境
• 3.8.1 编译工具COMPILER
• 3.8.2 链接工具LINKER
• 3.8.3 调试工具DEBUG
• 3.9 本章小结
• 第四章 H.264/AVC视频编码器的实现与优化
• 4.1 引言
• 4.2 系统主流程
• 4.3 图像采集后的预处理
• 4.4 编码系统实现
• 4.5 结构优化
• 4.5.1 存储空间的考虑
• 4.5.2 程序结构考虑
• 4.6 代码优化
• 4.6.1 C代码优化
• 4.6.2 汇编优化遵循原则
• 4.6.3 采用混合编程的基本方法
• 4.6.4 采用汇编优化的函数
• 4.7 编码方案结果与性能分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文的主要工作与总结
• 5.2 课题研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录