基于DM642的H.264视频编码器优化和实现

论文编号:TX045       论文字数:30771,页数:58

摘  　要

随着数字视频编码技术的发展和成熟，许多视频编码应用方案不断被提出和应用。在众多的编码方案中，H.264是目前最有效的编解码标准。在相同的重构图像质量下，H.264与H.263、MPEG-4标准相比，分别能节约50%、20%的码流，而且加强了对网络的支持，面向数据包的编码能更好的支持流媒体的应用。但H.264的优越性能是以实现的高复杂度为代价的，这给H.264标准的嵌入式应用带来了巨大障碍。DSP芯片以其超强的处理速度和较低的资源消耗，在许多应用领域有非常出色的表现。TI公司的DM642芯片是专门为图像视频处理应用设计的，是实现H.264编解码的理想平台。本文在分析和研究H.264标准的基础上，结合DM642图像处理平台的特点，对H.264基本档次编码算法在DSP平台上的实现进行了优化设计。
第一章，简要介绍了视频编码的原理和标准。
第二章，对H.264视频编码标准做详细的分析，对标准中使用的一些新技术做了比较详尽的探讨。例如，帧内预测、帧间预测、变换编码、环路滤波、熵编码等，其中运动估计的块匹配算法是目前最成功和应用最广泛的帧间预测技术，也是H.264编码器的核心内容之一。
第三章，重点分析运动估计搜索算法，对多种运动搜索算法进行详细讨论，如全搜索法、二维对数搜索法、三步搜索法、对偶搜索法、基于中心三步搜索法和EPZS算法，然后结合分级搜索算法对EPZS算法进行了改进。
第四章，主要介绍了DM642数字图像处理平台的特点。
第五章，结合DM642图像处理平台的特点，提出针对实现H.264基本档次编码的优化方法。

关键词：视频编码, H.264/AVC, 运动估计, EPZS，DM642

Abstract

With the development of digital video coding technology, many coding standards have been provided to the market. Among them, H.264/AVC is the most efficient codec standard until now. Under the same reconstruction video quality, H.264/AVC encode can save 50% 、20% bit-stream, compared with H.263 and MPEG-4 respectively. H.264/AVC improve the ability to support the network application and the video stream application with the data packet oriented-coding technology. But it comes with the cost of high complexity. And this is the obstacle for embedded applications using H.264. DSP chips with their high frequence and low resource cost are used in many areas. TDS320DM642 was designed for digital video processing by TI, and it is the optimal platform for H.264 codec. This dissertation tries to optimize the reference codec of H.264 baseline profile on the DM642 platform.
     The Introduction briefly presents the development of video coding principle and standard.
     ChapterⅡintroduces the encoding principle of H.264, and describes some          technology introduced by H.264. Such as intra prediction, inter prediction, transform encoding, loop-filter, entropy encoding. Motion Estimation and Block Match Search Algorithm, is the key content of H.264 and the most successful inter prediction technology .
     ChapterⅢ analyze the Motion Estimation and Motion Search algorithm. Such as full search, 2D-log search, 3-step search, CS, CTSS and EPZS(Enhanced Prediction Zonal Search). With the level-search we improve the EPZS algorithm, simulation results reveal that the new method can save encode time.
ChapterⅣ describe the characters of DM642 digital video processing platform.
Finally, according to the baseline profile of H.264, we introduce the optimal method for real-time application on DM642 digital video processing platform.

Key Words:  Video Coding,  H.264/AVC,  Motion Estimation,  EPZS，DM642

目     录

第一章 绪论   1
1.1 引言   1
1.2 视频编码原理   1
1.3 视频编码标准   2
1.4 论文结构安排   3
第二章 H.264编码标准概述   4
2.1    H.264编码标准简介   4
2.2    帧内预测   7
2.3    帧间预测   10
2.4    变换编码   15
2.5    环路滤波  18
2.6    熵编码  19
2.7    码率控制   21
第三章 运动估计算法   24
3.1    运动估计的匹配准则   24
3.2    几种运动估计和快速搜索算法   25
第四章 DSP处理器和DM642图像处理平台  35
4.1    DM642处理器   35
4.2    TDSDM642数字图像处理平台   37
4.3    集成开发环境CCS(Code Compose Studio)   38
第五章 H.264编码器的DM642移植与优化   41
5.1    H.264编码流程的调整   41
5.2    存储器系统的优化   42
5.3    程序代码的优化   44
结  论   48
致  谢   49
参 考 文 献   50
附  录   53

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