基于dm642的h.264视频编码实现及优化方法的研究

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1、南京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文第一章绪论效的视频压缩算法来降低能够有效描述视频的码串长度，有利于视频数据的传输和存储，而且还要求这种压缩算法有较好的恢复能力，即能够从已经压缩的码串中恢复出原始的视频数[7]据，尽可能减小图像的失真。由于网络视频监控系统往往要求良好的实时性，这就需要视频压缩的算法简单，以便压缩和解压缩都能以较高的速度进行。例如，标准清晰度的NTSC制式的视频在经过数字化后其帧率一般情况为30fps，假如视频的分辨率为720x480并采用4:2:2的采样率，则保存90分钟这样的视频需要约110G

2、B的存储空间，在对这种视频进行传输时则要求网络的带宽要达到165Mbps，因此不管是对这种视频进行存储还是传输都需要耗费大量的资源。即便是视频采用常用的CIF分辨率也需要网络的带宽达到36.5Mbps，这是现有的ADSL网络无法满足的，即便是3G网络也很难做到这一点。显然，为了能够使数字视频能够在现有的宽带网络中进行传输，需要对数字视频采用适当的压缩技术进行处理。不过在开发实用的编解码技术的时候，既要以信息论的数学原理为编解码技术的理论依据，还需要艺术性的精心考虑。目前视频编码标准主要是由ITU和ISO两大标准化组织制

3、定的，其中国际电信联盟（ITU）主要致力于电信标准的应用，并先后制定了用于低比特率视频电话的H.26x等一系列国际编码标准；国际标准化组织（ISO）主要针对消费类应用，也先后制定了MPEG系列的运动图像压缩标准。在2003年，MPEG（MovingPictureExpertsGroup）和VCEG（VideoCodingExpertsGroup）已经联合开发一个比早期研发的MPEG和H.263性能更好的视频压缩编码标准，这就[1-5]是被称为ITU－T的H.264建议和MPEG－4的第10部分的H.264/AVC标准。

4、H.264/AVC凭借着优异的编码性能和良好的网络亲和性已经被广泛地应用在实时的视频通信和网络流媒体等领域。当前市场上出现的可视电话均是也用的H.264编码标准，而且是基于DSP实现的，这不仅说明了H.264在视频通信领域有着重要的应用价值，而且还可以看出基于DSP的实现是未来H.264发展的个趋势。近年来，我国的宽带上网用户正在逐步增加，应用网络流媒体技术的电视点播成为了H.264标准重要的应用领域，并且随着短信市场的不断扩大，H.264在[7]多媒体短信息领域的应用也会越来越广泛。随着物联网的发展，视频监控系统对运

5、行环境及成本都提出了更高的要求，以前的PC平台已经不能满足当前的需求，同时DSP的应用范围也越来越广泛，因此基于DSP硬件平台的嵌入式视频监控系统成为当前研究的一个热点。基于DSP实现视频编码是当前应用最多的一种方法，作为一款嵌入式的处理器，DSP与普通的PC机相比具有体积小、功耗低的特点，并且具有高速的信号处理能力，非常适用于视频处理领域。TI公司推出的DM642型号的DSP芯片比其他型号的芯片的处理能力更强，因而更实用于H.264编码器的实现，并且DSP实现的编码器通用性强、更容易进行升级。H.264编码器的这种实

6、现方法现在已经被多家公司2南京邮电大学全日制工程硕士研究生学位论文第一章绪论应用到视频电视会议系统和视频监控系统中，并且会有更加实际的产品发展前景。1.3论文主要研究内容及章节安排本文重点对x264编码器在DM642平台上的实现以及可行的优化方法进行了研究。论文在充分研究了H.264标准的应用场合及其关键技术基础上，分析了这些关键技术是如何在x264源代码中具体实现的，并对x264代码中使用的三种运动估计搜索算法进行了研究；介绍了TI公司的TMS320DM642处理器的结构特点，结合设计中使用的ICETEK-DM642

7、-PCI评估板搭建了一个x264编码器的开发和测试环境，通过不断地修改移植过程中的错误，最终把x264编码器成功的移植到了DM642平台；由于移植成功后的编码器的编码速度很慢，需要对编码器进行逐步的优化，并对每种优化方法的性能进行分析，优化结果表明，优化后的编x264码器的性能得到了很大的改善，基本上能够达到视频监控进行实时编码的要求。本文共分为六章，具体内容安排如下：第一章，阐述了课题的选题背景，简单介绍了视频编码研究的意义和H.264编码标准的应用现状，同时概括了本文的主要研究内容并对各章节的具体内容进行安排。第二

8、章，分析了H.264视频编码器的特点和结构，重点对H.264编码中的预测编码技术、变换量化和熵编码技术进行了研究，为后续的工程应用打下理论基础。第三章，对TMS320DM642系列的DSP的主要硬件结构进行分析，根据设计中使用的开发板搭建一个x264编码器的开发平台，并对CCS的应用进行了简单的介绍。第四章，详细分析x264编码器