基于TMS320DM642的H.264编码器的设计与实现

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1、山东建筑大学硕士学位论文基于TMS320DM642的H.264编码器的设计与实现姓名：孙乐美申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：李伟20080401山东建筑大学硕士学位论文摘要H．264(MPEG4PartlO，AVC)是ITU-T(国际电信联盟)和ISO(国际标准化组织)在n．263和MPEG4的基础上制定的新一代视频压缩编码标准。H．264采用了许多先进的技术，在编码效率和性能大幅度提高的同时，增加了抗误码及网络自适应等功能，目前广泛地应用于实时类应用(视频电话、移动视频)和非实时

2、类应用(存储、广播或者流媒体)场合。H．264实时编码器的研究和实现是目前图像通信研究领域的一个热点问题。采用高性能数字信号处理器来实现H．264实时编码器是一种快速有效的方法，有助于H．264视频标准的迅速推广和应用。TMS320DM642是美国德州仪器公司开发的第二代高性能超长指令字结构的定点DSP处理器，它扩展了专门用于视频／图像处理的指令集，提高了视频处理的并行性；在600MHz的时钟频率下，DM642的峰值处理速度达到4800MIPS(每秒百万条指令)：DM642具有丰富的片上外围接口，非常适

3、合基于IP和无线网络的音视频传输、安全监控等视频／图像处理领域的应用。本文主要从以下3个方面进行了阐述：(1)H．264实时编码器的硬件实现。主要根据TI公司C6000系列DSP以及TMS320DM642的硬件结构与特点设计了系统视频采集与处理部分的硬件；主要包括图像采集与A／D转换模块、外部存储器模块、以太网通信模块、电源模块等；通过硬件设计实现了H．264实时编码器的硬件平台。(2)n．264实时编码器的软件平台实现。基于TI公司的DSP软件开发平台CCS系统，开发设计了图像实时采集系统软件：开发了

4、基于DSP／BIoS操作系统的多任务程序；开发了基于RF5操作系统的多任务程序之间的调度；通过系统软件可以实现图像的实时采集与传输。(3)在TMS320DM642硬件平台上进行H．264“baseline’’编码器的移植与优化。编码器源程序采用三大开源代码之一的X264的编码部分。与官方提供的JM系列测试源码相比，X264编码器摒弃了一些对编码性能贡献微小但计算复杂度极高的新特性，更易于移植和优化。视频编码算法在DSP芯片上的高效实现，必须充分挖掘视频处理器的并行特性和计算资源，才能满足系统实时性的要求

5、。我们在原X264编码器程序基础上主要做了以下三项工作：一是对程序进行裁减、修改并最终移植到DSP平台上运行；二是充分利用DM642的EDMA控制器等对数据传输和存储空间进行优化；三是利用内联函数、汇编优化等对H．264核心算法和程序进行改进，提高代码运行的并行性。山东建筑大学硕士学位论文完成后的系统能够实现从摄像机采集30帧／秒CIF格式的模拟图像，经A／D转换后，在DSP硬件平台上进行H．264编码压缩，通过以太网传输到上位机进行实时显示和存储，实现了H．264编码器在TMS320DM642上的实时

6、运行。关键字：H．264，视频编码，TMS320DM642，代码优化，汇编Ⅱ山东建筑大学硕士学位论文TheDesignandImplementationofH．264EncoderBasedonTMS320DM642SunLemei(DetectionTechnology&AutomationEquipmentMajor)DirectedbyLiWeiAbstractH．264，basedontheH．263andMPEG4videocodingstandards，isthelatestVideoCod

7、ingStandardpublishedjointlybyITU-T(InternationalTelecommunicationUnion)andISO(InternationalOrganizationforStandardization)．Comparedtoearlierstandards，H．264adoptssomenewtechnologies．Thenewmethodismoreconvenient,safer,noteasytobeforgottenandnoteasytoberepl

8、aced．ItCanbewidelyappliedin“conversational”(videotelephony,mobilevideocommunication)and‘'non-conversational”(storage，broadcast，streaming)applications．TheresearchandimplementationofH．264real—timecodingtechnologiesisoneofthe