H.264标准视频解码优化及DSP程序设计

论文摘要

H.264是由ITU-T和ISO/IEC联合成立的小组JVT提出的新的视频编码标准。该标准的主要目的是进一步提高压缩效率,并为视频信号提供一个适合网络传输的接口。无论从编码效率,还是从有效适应各种网络和各种应用领域的灵活性方面来讲,H.264都体现着视频编码技术的很多新特性。这些新特性使H.264标准在提供相同视觉效果的同时与以往的标准相比,获得大约50%-70%比特率的节省。将H.264的先进技术和稳定的媒体处理器相结合,实现高效的媒体通信平台有着一定的意义。目前,随着数字信号处理器（DSP）的高速发展,为实现高效的音视频信号处理提供了快速稳定的多媒体信号处理平台。Ti公司推出的TMS320DM642处理器的DSP具有高主频,并行处理能力高的特点,将H.264的算法实现在以TMS320DM642为核心处理器的系统中,具有较强的工程意义和市场价值。本文针对H.264编码标准,先对其码流结构,编解码原理进行说明,接着描述其关键技术如帧内预测,帧间预测,变换,熵编码,滤波等。选取了JVT的H.264标准测试模型JM,对其解码器结构和流程作了详细分析,并在Visual C++开发环境下对压缩视频序列进行解码测试,找出其中调用次数和运行时间较长的模块,在PC平台上对其进行了算法和程序上的优化。本课题选用银杏科技公司提供的以TMS320DM642处理器为核心的DSP实验板,对软件解码器进行移植。并在软件流水,使用intrinsics函数,线形汇编,存储器等方面对解码器进行优化,使软件解码器能够在DSP上快速运行,基本实现对QCIF视频序列的实时解码。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题意义
• 1.2 数字视频压缩编码标准
• 1.2.1 ITU-T 视频协议——H 系列
• 1.2.2 ISO/IEC 视频标准——MPEG 系列
• 1.3 论文研究和解决的问题
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 视频编码标准 H.264 概述
• 2.1 H.264 编码格式和框架
• 2.2 H.264 视频格式
• 2.3 H.264 中的关键技术
• 2.3.1 帧内预测
• 2.3.1.1 4x4 亮度预测
• 2.3.1.2 16x16 亮度预测
• 2.3.1.3 8x8 色度块预测
• 2.3.2 帧间预测
• 2.3.2.1 子块的划分
• 2.3.2.2 MV 预测
• 2.3.2.3 1/4 精度像素内插
• 2.3.2.4 多参考帧运动估计
• 2.3.3 整数变换和量化
• 2.3.4 熵编码
• 2.3.5 去方块效应滤波
• 2.4 H.264 的档次和级
• 第三章 H.264 解码算法软件实现流程分析
• 3.1 主流程
• one_frame 流程'>3.2 decode_one_frame 流程
• new_slice 流程'>3.3 read_new_slice 流程
• one_slice 流程'>3.4 decode_one_slice 流程
• one_macroblock 流程'>3.5 read_one_macroblock 流程
• one_macroblock 流程'>3.6 decode_one_macroblock 流程
• 第四章 H.264 软件解码器在 PC 上的优化
• 4.1 解码器运行效率分析
• 4.2 内存复用
• 4.3 CAVLC 熵解码优化
• 4.4 指数Gomlomb 解码算法优化
• 4.5 像素内插优化
• 4.6 去方块效应滤波的优化
• 4.7 getNonAffNeighbour 函数优化
• 4.8 其他优化
• 4.9 优化结果性能比较
• 第五章 H.264 算法的DSP 实现
• 5.2 开发工具的选用
• 5.3 软件开发流程
• 5.4 H.264 算法的移植和优化
• 5.4.1 库文件的改动和消除变量重复定义
• 5.4.2 存储空间的分配和变量存取方式
• 5.4.3 使用编译器优化选项优化程序
• 5.4.4 程序和数据结构的调整
• 5.4.5 消除存储器相关性
• 5.4.6 软件流水
• 5.4.7 使用intrinsics 函数
• 5.4.8 使用线性汇编语言
• 5.4.9 存储器优化
• 5.5 优化结果
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果