基于omap的h.264解碼器的實(shí)現(xiàn)

1、摘 要 6 8 9 1 8 2摘要隨著信息技術(shù)的發(fā)展， 針對(duì)多 媒體通信的需求有了 顯著增長(zhǎng)。 為了 在通信中高效地存儲(chǔ)和傳輸視頻數(shù)據(jù)， 必須要使用視頻壓縮技術(shù)。 H . 2 6 4 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高了 視頻編碼壓縮的效率， 成為當(dāng)今工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。 但是H . 2 6 4 的復(fù)雜度比 現(xiàn)有的 標(biāo)準(zhǔn)高出 數(shù)倍， 這就使得在硬件資 源相當(dāng) 有限的 手持通信設(shè)各上實(shí)現(xiàn)基于1 1 . 2 6 4 的 應(yīng)用變得非常困 難。 本文給

2、出了 在T I O M A P( 德州儀器公司的開(kāi)放式多媒體應(yīng)用平臺(tái))上實(shí)現(xiàn) H . 2 6 4 解碼器的一種方法。在本文中，首先將對(duì)J M 8 . 0 H . 2 6 4 解碼器的復(fù)雜度進(jìn)行分析并對(duì)其C A V L C ,運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和其它部分提出了 在通用處理器和D S PL 都適用的優(yōu)化方法。 然后結(jié)合O M A P 的 特點(diǎn)討論了 在其上設(shè)計(jì)軟件的思想。 O M A P 1 5 1 0 是一款由A R M 9 和C 5 5 x

3、 D S P構(gòu)成的雙核芯片， 為了高效利用其雙核結(jié)構(gòu)必須遵循一定的 編程模式。 文中 根據(jù)這些模式一方面在A R M 端設(shè)計(jì)了 一個(gè)應(yīng)用程序負(fù)責(zé) 提供用戶交互和控制D S P 進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理; 另 一方面， 在D S P 端開(kāi)發(fā)了 用以 實(shí) 現(xiàn)具休 解 碼功能的 程序。 本文詳細(xì)給出了 在D S P 端 ( C 5 5 x ) 上實(shí)現(xiàn)H . 2 6 4 解碼的方案， 包括從P C 上 移植C 代碼到D S P f . ， 充分利用

4、D S P 的 硬件結(jié)構(gòu)如D M A ( 直接內(nèi) 存訪問(wèn) ) 和c a c h e( 高速緩存)來(lái)優(yōu)化原有的算法，以 及應(yīng)用 T 工 的 I m a g e / V i d e o 庫(kù)來(lái)加速關(guān)鍵模塊等。最后將給出仿真的結(jié)果和討論，并提出了 一些改進(jìn)解碼性能的建議。關(guān)鍵字:視頻解碼， H . 2 6 4 標(biāo)準(zhǔn)， O M A P , D S P , C A V L C ， 優(yōu)化方法第一章 緒 論第一章 緒 論1 . 1引言隨著科學(xué)技術(shù)的

5、 迅速發(fā)展和社會(huì)需求的日 益增長(zhǎng)， 人們已 不滿足于單一媒體 提供的 傳統(tǒng)的 單一服務(wù)， 如電 話、 電 視、 傳真等， 而是需要諸如數(shù)據(jù)、 文木、 圖 形、 圖像、 音頻和視頻等多種媒體信息以 超越時(shí)空限 制的 集中 方式作為一個(gè)整體 呈現(xiàn)在人們的眼前。 以 多媒體和網(wǎng)絡(luò)為依托的信息技術(shù)已 成為拓展人類能力的創(chuàng) 造性工具， 并在相當(dāng)大的 程度上 改變了 人類的生活和工作方式。 隨 著多 媒體業(yè)務(wù) 的不斷拓展，多媒體技術(shù)己 成為工業(yè)界和

6、學(xué)術(shù)界的 一個(gè)研究熱點(diǎn)。多媒體指的是由 在內(nèi)容上相互關(guān)聯(lián)的文本、 圖 形、 圖 像、 音頻和視頻等媒體 數(shù)據(jù)構(gòu)成的一種復(fù)合信息實(shí)體。計(jì)算機(jī)以數(shù)字化的方式對(duì)任何一種媒體進(jìn)行表 示、 存儲(chǔ)、 傳輸和處理， 并且將這些不同 類型的媒體數(shù)據(jù)有機(jī)地合成在一 起， 形 成多媒體數(shù)據(jù)， 這就是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)。 多媒體信息容量大， 可表達(dá)更豐富的 內(nèi) 容。 此外， 作為數(shù)字信號(hào)， 多媒體具有易于傳輸和遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)的特點(diǎn)， 且沒(méi)有 積累失真，數(shù)字化信息可

7、被高品質(zhì)地還原。視頻是多媒體信息中最重要的組成部分。 這是因?yàn)橐曈X(jué)信息具有直觀、 形象、 準(zhǔn)確、 高效和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)因而容易被人類接受。 據(jù)統(tǒng)計(jì)人類接受的信息大約 7 0 % 來(lái)自 視覺(jué)。 由 于視頻具有眾多 優(yōu)點(diǎn)， 視覺(jué)信息的處理和通信得到了 較快的發(fā) 展， 但與文本和語(yǔ)音相比， 視頻的巨 大數(shù)據(jù)量對(duì)通信系統(tǒng)中有限的 帶寬和存儲(chǔ)空 間提出了 嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 例如， 對(duì)于數(shù)字電 視， 若不采取任何壓縮措施， 總的數(shù)據(jù) 碼率為2 1 6

8、M b p s ( 每 采樣點(diǎn)8 比 特量 化) [ t 7 ; 對(duì)于D U D ， 輸 入視頻格式為D I , 幀率 為3 0 f p s ， 色差格式為4 : 2 : 2 ， 則視頻數(shù)據(jù)碼率為7 2 0 X 4 8 0 X 1 6 X 3 0 =1 6 5 . 9 M b p s , D V D 容量為4 . 7 G B ，僅能 存儲(chǔ) 4 . 7 X 8 / 1 6 5 . 9 =2 2 6 . 4 秒長(zhǎng)度的

9、節(jié)目 。又 如， 對(duì)于 高清晰度數(shù)字電 視 ( I T U - R 7 0 9 ) 每秒數(shù)據(jù)量更高 達(dá) 8 8 4 . 7 M b i t s , 而地面廣播系統(tǒng)的傳輸帶寬僅有6 M到 8 M.從上面的 數(shù)據(jù)可見(jiàn)， 視頻信息在數(shù)據(jù)量上過(guò)大， 現(xiàn)有的 通信網(wǎng) 絡(luò)帶寬很難滿 足要求， 而常用的存儲(chǔ)設(shè)備也不足以 承受幾十甚至上百兆的碼率。 因此， 壓縮視 頻數(shù)據(jù)量成為多媒體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn) 題之一， 它是降低傳輸和存儲(chǔ)成木， 緩解 網(wǎng) 絡(luò)帶

10、寬和存儲(chǔ)空間限 制的一個(gè)重要手段。 視頻壓縮技術(shù)成為一個(gè)重要的課題， 而由 此產(chǎn)生的各種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)則為視頻數(shù)據(jù)的 傳輸和存儲(chǔ)提供了 解決方案。， . 2視頻編碼原理視頻編碼的目 的是實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻的 壓縮， 其核心思想是去除視頻數(shù)據(jù)中的 冗余 信息， 減少視頻信息中 存在的相關(guān)性而保留 相互獨(dú)立的 信息分量。 視頻編碼屬于 信息論中的 信源編碼。 研究視頻信號(hào) 中 冗余消除方法， 實(shí)現(xiàn)信息傳輸、 存儲(chǔ)和處 理的 有效性和可靠性是視頻編碼的