基于H．264視頻編解碼DSP實(shí)現與優(yōu)化
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1．4 消除塊效厘適應性濾波器
基于分塊處理的變換編碼算法，忽略了物體邊緣的連續性，在低碼率情況下，容易出現方塊效應。為消除在預測和變換過(guò)程中引入的塊效應，H．264對此采用了消除塊效應適應性濾波器，對宏塊邊緣進(jìn)行平滑，有效改進(jìn)圖像的主觀(guān)質(zhì)量。但與以往標準不同的是，H．264的消除塊效應濾波器位于運動(dòng)估計循環(huán)內部，可以利用消除塊效應以后的圖像去預測其他圖像的運動(dòng)，即濾波后宏塊用于運動(dòng)估計，以產(chǎn)生更小的幀差進(jìn)行編碼，進(jìn)一步提高預測精度。
1．5 增強的熵編碼
以往標準的熵編碼采用變長(cháng)的哈夫曼編碼，碼表統一，不能適應變換多端的視頻內容，影響編碼效率。根據視頻內容的不同，H．264利用較短的碼字來(lái)代表出現，高頻率的符號，可進(jìn)一步去除碼流中的冗余，提供兩種熵編碼，即上下文自適應二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)和基于內容的自適應可變長(cháng)編碼(CAVLC)，CABAC的編碼效率更高，也更復雜，在相同圖像質(zhì)量下，使用CABAC編碼電視信號可降低10％左右(10％～15％)的碼率，后者具有較強抗誤碼能力。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151987.htm
2 H．264的視頻編解碼的DSP平臺實(shí)現
在數字圖像處理中，要完成大量的數字信號處理工作，特別是對于H．264這樣的新一代視頻壓縮編碼標準。就其Baseline而言，其解碼復雜度是同等情況下H．263的2倍，而編碼復雜度更是H．263的3倍，解決這種高運算量問(wèn)題，很大程度上依賴(lài)于高速DSP技術(shù)，而且采用半導體制造工藝生產(chǎn)的DSP處理器可以有更低的功耗。因此為圖像的實(shí)時(shí)壓縮處理搭建了一個(gè)合理的DSP硬件平臺。
TI公司生產(chǎn)的DM64X系列芯片具有超高主頻、很強的并行處理能力和信號處理功能，是實(shí)現H．264編解碼的理想平臺。
TI公司生產(chǎn)的642系列是一款專(zhuān)門(mén)面向多媒體應用的專(zhuān)用DSP，該DSP時(shí)鐘頻率高達600 MHz，8個(gè)并行運算單元，處理能力達4 800 MIPS。它是在C64X的基礎上，增加了很多外圍設備和接口?？梢?jiàn)，DM642是一個(gè)強大的多媒體處理器，是構成多媒體通信系統的良好平臺。它豐富的外圍接口使得它近乎是一個(gè)多媒體嵌入式系統的單芯片硬件平臺；它的完全可編程性，又使它能夠兼容正在發(fā)展的各種多媒體信號處理標準，構成通用的軟件平臺。
該系統主要是為了對模擬視頻圖像(PAL制式)進(jìn)行采集，之后對其進(jìn)行壓縮，然后把壓縮后的數據通過(guò)擴頻的方式發(fā)送到接收端，在接收端接收碼流后由DSP進(jìn)行解壓縮，之后再由DSP負責圖像的顯示，存儲等。所以總體設計方案必須包括視頻的輸入／輸出、網(wǎng)絡(luò )等接口。設計圖如圖2所示。
在發(fā)送端，視頻輸出由視頻A／D芯片先轉換為數字視頻信號，然后輸入到DM642的視頻端口2，由DM642進(jìn)行圖像采集，并把圖像數據送入SDRAM中，同時(shí)DM642對視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮，并把壓縮后的數據通過(guò)McBSP發(fā)送到信道編碼部分，完成發(fā)送端的工作。在接收端，接收由信道譯碼部分送來(lái)的壓縮圖像數據，然后由DM642完成圖像的實(shí)時(shí)解壓，并把解壓后的數據送到SDRAM中，然后把解壓后的圖像數據送人視頻端口0，再由視頻端口0把數據送入視頻D／A，完成視頻的實(shí)時(shí)顯示。圖2中音頻／視頻接口作為擴展，10／100Mb／s的以太網(wǎng)卡以及USB控制器外設主要是為了方便接收端直接把數字視頻信號傳送到計算機或者終端各處，供電及復位電路完成對電路板的供電及復位功能。
3 H．264的視頻編解碼的DSP優(yōu)化
將H．264編碼器移植到DM642圖像處理平臺上，由于H．264的核心算法不僅在代碼結構上需要改進(jìn)，而且在具體的核心算法上也需要做較大的改動(dòng)，因此整個(gè)系統的編碼速度非常令人不滿(mǎn)意，達不到實(shí)時(shí)應用的要求，因此需要從各個(gè)方面對該系統進(jìn)行優(yōu)化，將編碼的時(shí)間減少下去。首先去除了編碼器中的冗余代碼，然后優(yōu)化工作分三步：在PC機上實(shí)現H．264算法并進(jìn)行優(yōu)化；PC機H．264代碼的DSP化，可以在DSP上實(shí)現H．264的編解碼算法，但是，這樣實(shí)現的算法運行效率很低，因為所有的代碼都是由C語(yǔ)言編寫(xiě)，并沒(méi)有完全利用DSP的各種性能，所以必須結合DSP本身的特點(diǎn)，對其進(jìn)一步優(yōu)化，才能實(shí)現H．264視頻解碼器算法對視頻圖像的實(shí)時(shí)處理，即要H．264的DSP算法優(yōu)化。對于DSP代碼的優(yōu)化共分為三個(gè)層次：項目級優(yōu)化、C程序級優(yōu)化、匯編程序級優(yōu)化。
4 結語(yǔ)
在上述環(huán)境下，解碼器算法對QCIF測試序列已經(jīng)能夠達到45～60 f／s的解碼速度，達到了實(shí)時(shí)性解碼的目的。測試結果表明，圖像主觀(guān)質(zhì)量較好，無(wú)明顯方塊效應，碼率也比較低。另外，圖像編碼的實(shí)時(shí)性能與圖像的內容、運動(dòng)的劇烈程度等都有一定的關(guān)系。在DM642板卡上實(shí)現的H．264視頻編解碼器具有功能強，使用靈活等特點(diǎn)，有廣泛的應用前景。相信在不久的將來(lái)，基于H．264算法和DSP處理器的可視電話(huà)、視頻會(huì )議、有線(xiàn)電視、無(wú)線(xiàn)流媒體通信等產(chǎn)品會(huì )逐漸地走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，視頻編解碼器在嵌入式處理終端上的應用會(huì )漸漸地成為應用的主流。
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