mpeg-4视频编解码器的数据布局优化与多任务调度策略

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1、华中科技大学硕士学位论文MPEG-4视频编解码器的数据布局优化与多任务调度策略姓名：陈博明申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：周敬利20070129摘要数字信号处理器（DSP，DigitalSignalProcessor）正在视频处理领域得到越来越广泛的应用。以DSP为基础的嵌入式视频编解码器也正成为研究与应用的热点。多个功能单元、取指取数分离的哈佛总线结构、非常有限的存储资源、片上内存与片外内存访问速度差别巨大的分级存储系统等DSP特有的体系结构特点为视频编解码技术的发展提供了机遇与挑战。结合DSP的体系结构及实时操作系统（RTOS

2、，Real-TimeOperationSystem）的特点，在保证实时、最小化存储器需求、最小化功耗需求、增强解码器负载自适应性等方面，从数据布局优化、多任务调度策略角度出发，对嵌入式MEPG-4视频编解码器的设计与优化进行了研究。变长码表占据了编码器很大一部分的存储空间，且串行特点正逐步使变长编码成为DSP视频编码的瓶颈。针对DSP体系结构特点，从数据布局优化的角度出发，采用重新排列码表的方法，对变长编码算法进行改进。对帧内宏块的交流系数及帧间宏块的直流、交流系数的变长码表采用间接索引。同时针对DSP体系结构、RTOS及TCP/IP协议栈的特点

3、，在多任务调度策略的基础上，在解码器端设计了低复杂度的拼帧策略、缓冲区控制策略及多路接收策略，以解决视频数据出错、到达速率抖动的问题，同时使多路视频解码器能够同时从多个不同的源(IP地址不同)取得数据。改进后的码表所需的存储空间降为原来的1.25％，便于将码表的存储位置由片上移至片内。在进行4路500bps的CIF（CatchinFocus）视频解码时，通过调节参数，可动态调整CPU负载从12％至75％，使编解码器与不同负载相适应，同时可找到使CPU负载标准差尽可能最小的点，即编解码器稳定运行的最佳点。关键词：MPEG-4，视频编解码器，数据布局

4、优化，多任务调度，变长编码IAbstractDSP(DigitalSignalProcessor)iswellonthewaytobemoreandmorewidelyusedinvideoprocessingandtheembeddedvideoCODEC(enCOder/DECoder)basedonDSPisonehotspotinresearchandapplications.ThecharacteristicsofDSParchitecture,suchaseightfunctionalunits,enhancedHarvardarch

5、itecture,limitedstorage,andspeedgabbetweenon-chipaccessandoff-chipaccess,arethechallengesofvideocodinganddecoding.AccordingtothecharacteristicsofDSParchitectureandRTOS(Real-TimeOperationSystem),aMPEG-4CODECisdesignedandoptimizedtomeetthereal-timedemand,minimizethestorageandpo

6、wer,andenhanceadaptivecapability.TheVLC(VariableLengthCoding)codetableconsumesmuchstorageresource,andVLCisbecomingthechokepointofvideocodingonDSPbecauseofitsserialcharacteristic.SotheVLCisimprovedbyreorganizingtheVLCcodetablefromthepointofviewofmemoryarrangement.IntraVLCtable

7、andinterVLCtablearebothindirect-indexed.Alsothestrategyofframeform,buffercontrolandmultichannelreceivebasedonmultitaskschedulingisstudiedandimplementedinordertosolvetheproblemofdataerroranddata-arrivejitteringandtomakesuretheCODECcanfetchdatasimultaneouslyfromdifferentsources

8、,whichhavedifferentIPaddresses.ThesizeofthereorganizedVLCtablesis1.2