基于DM642DSP的視頻編碼優(yōu)化方法

需要通過(guò)EDMA搬移的數據有待編碼的宏塊，前后幀對應的參考宏塊，和編碼后的重構宏塊(B幀不需要)，這些宏塊都包括亮度塊和色度塊。EDMA在搬大量數據時(shí)才能將它的性能發(fā)揮到極致，如果每編完一個(gè)宏塊就進(jìn)行一次乒乓緩存交換，那么在頻繁的配置EDMA通道參數上就耗費了過(guò)多的CPU周期。有限的片內存儲空間，制約著(zhù)不能一次搬太多的宏塊，一般一次搬7--9個(gè)宏塊為宜。由于EDMA的同步信息是由CPU發(fā)出的，我們自然想到QDMA，但QDMA適用于單個(gè)的，獨立的快速搬移數據，對于這種周期性的，重復性的搬移并沒(méi)有優(yōu)勢。

為了提高EDMA的效率，可以采用EDMA鏈，最多開(kāi)辟12個(gè)EDMA通道，讓其首尾相連，這樣只需觸發(fā)一次CPU，可將待編碼的亮度塊色度塊，參考幀的亮度塊和色度塊……一次搬完，如圖2所示。在配置EDMA通道時(shí)，我們注意到頻繁更換的只是EDMA的源地址和目的地址，而其它參量是不變的。由于EDMA控制器是基于RAM結構的，每個(gè)通道是通過(guò)參數表來(lái)配置的，每一個(gè)通道的參數都可以在0x01A0000h~0x01A07ffh的2KB的配置表中找到自己固定的位置，所以在更新某一通道的源地址和目的地址時(shí)，直接往配置表寫(xiě)上新地址就行了，而不必調用CSL庫中的相應的cache函數來(lái)修改源地址和目的地址。

圖2 EDMA鏈示意圖

圖3 六邊形搜索算法

快速運動(dòng)算法的優(yōu)化

包括MPEG2，MPEG4和H.261、H.263、H264在內的標準都是采取基于塊的運動(dòng)估計模型。當然不同的標準塊的大小也不一樣，在H.264標準中，支持七種塊大小(16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4)。眾所周知：運動(dòng)估計對減少時(shí)間域的冗余起了很大的作用，從而能大大提高編碼效率，但同時(shí)它的計算量特別大，占用了大概整個(gè)編碼系統的70%~80%的資源。一個(gè)好的編碼算法就是要在計算量和編碼效率兩者之間取得一個(gè)很好的平衡。

全搜索(FS)能夠保證在全局范圍內搜到一個(gè)最佳的位置，但是其計算量是驚人的。對于在嵌入式系統中應用是不現實(shí)的。一般在實(shí)際應用中都是把幾種算法結合起來(lái)，在本系統中采取的是：六邊形搜索法，如圖3所示，先以預測點(diǎn)為中心進(jìn)行大模式搜索，如果最優(yōu)點(diǎn)不在六邊形中心，則將六邊形的中心移至改點(diǎn)，重復大模式搜索，直到最優(yōu)點(diǎn)在六邊形中點(diǎn)，然后在這點(diǎn)切換到小模式搜索，此搜索法相對于經(jīng)典的三步法，四步法搜索的點(diǎn)更少。

由于是在DSP平臺上，對監控系統實(shí)時(shí)性要求比較高，提出幾種基于DSP平臺的優(yōu)化方法：為了提高L1D的cache的命中率，根據cache不命中流水的原理，一次將參考幀全部灌入L1D內，然后在做運動(dòng)估計時(shí)將七個(gè)宏塊一齊做，然后再做七個(gè)宏塊的運動(dòng)補償，DCT，量化，反DCT，反量化，編碼，寫(xiě)碼流。而不是像一般的步驟，對每一個(gè)宏塊先做運動(dòng)估計，然后運動(dòng)補償，然后DCT，映射到L1D一次，如果每個(gè)宏塊單獨做，在做第一個(gè)宏塊運動(dòng)估計時(shí)參考幀會(huì )由L2映射到L1D，做第二次運動(dòng)估計時(shí)，因為之前程序做過(guò)DCT，量化等運算，映射到L1D里的參考幀數據已經(jīng)被沖走，還得從L2中重新載入。同樣的對于程序段一級緩存L1P來(lái)說(shuō)，DCT、量化、反DCT、反量化、編碼、寫(xiě)碼流等函數都只需映射一次到L1P，而不必被反復地映射，沖掉，再次映射。

在JVT的提案中有很多運動(dòng)矢量預測算法，如利用運動(dòng)矢量在時(shí)間域有很強的相關(guān)性這一特性，我們能夠得到比較精確的起始搜索位置。但他不太適合DSP平臺，因為這樣我們就要保留整個(gè)一幀的運動(dòng)矢量，以CIF圖像格式為例，需要12kB的空間，保存在資源緊張的片內顯然是不合適的。保存在片外存儲空間，調用的時(shí)候，先從片外先映射到L2cache，再從L2映射到L1D，其間流水不命中等待的cycle數，還不如從開(kāi)始不太精確的初始位置多搜幾個(gè)點(diǎn)。

整數DCT的優(yōu)化詳解

DCT，量化，反DCT，反量化在整個(gè)編碼程序中占用了大概20%~25%的時(shí)間，所以有必要對他們的優(yōu)化花一番功夫，本文舉整數DCT為例說(shuō)明如何對程序進(jìn)行匯編級的優(yōu)化。H.264采用的整數DCT，不僅滿(mǎn)足一般DCT的特性，將圖像的能量集中到左上角位置，直流系數和低頻系數中，還有它特有的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

-它是整數變換，所有的運算都是整數算法，變換矩陣系數十分簡(jiǎn)單，核心變換部分可以?xún)H僅用加法