H.264实时编码器在TM1300上的实现与优化

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1、南京邮电大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：理扭日期：塑五：么彩南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影

2、印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权南京邮电大学研究生部办理。研究生签名：址导师签毫：南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论1．1概述第一章绪论自上世纪70年代以来，计算机与数字信号处理技术有了突飞猛进的跨越式发展，互联网逐步普及，网络服务水平也随之提高，这一切使得简单的文本信息无法满足信息时代的通信要求，人类对信息的处理迅速地由模拟领域进入到了数字领域，

3、处理的对象集中于多媒体信息。因此21世纪被形象的称为数字时代或多媒体时代。多媒体信息主要包括文字、声音、图像和视频等内容，视频是其中最重要的组成部分。目前，可视电话、视频会议、安全监控、远程教育和视频点播等多媒体服务已成为人们关心的热点。这是因为视频信息具有直观、形象、准确、高效和应用广泛等特点，因此极易被人类接受。据统计人类接受的信息70％来自视觉。然而，数字化的视频信息在满足人们需求的同时，对数据传输带宽、数据存储容量提出了更高的要求。例如，一幅中等分辨率(NTSC制式，24bits／pixel)的彩色数

4、字视频，其传送速率约为200Mbps，而高清晰度电视HDTV的传输速率则在1．2Gbps以上。庞大的视频数据给信息的存储和传输都造成了较大的困难，成为阻碍人类有效获取和使用视频信息的瓶颈问题之一lll。早在上个世纪四十年代末期，人们就已开始着手图像压缩编码技术的研究，希望达到有效的数据压缩，至今已经走过了半个世纪的发展历程。从五、六十年代基本方法的探讨，到七十年代早期可视电话的研究，使得这一领域有了长足的进展，许多基本的思想和方法都相继被提出。八十年代前后，顺应信息化潮流，ITU和ISO两大组织开始了图像压缩

5、的标准化工作，先后制定了H．26x和MPEG．X标准【2】．【81。这些视频压缩编码标准的制定，极大的促进了视频压缩编码技术和多媒体通信技术的发展。MPEG系列标准被广泛应用在视频存贮、点播和转发领域(比如VCD的视频格式，就是基于MPEG．1技术开发的)。同样，由于国际电联的推荐，H．26x系列标准也大量应用于视频通信领域，被广大运营商和设备提供商所采用。1995年，国际电联的视频编码专家组(VCEG：VideoCodingExpelsGroup)在完成了H．263标准的制订工作后，开始从两个方向做进一步研

6、究，一个短期的方向是为H．263增加更多的功能，这就是H．263后续版本：另一个长期的目标则是开发一种新的低码率视频通信标准，这个新的编码标准经过不断的改进，最终成为H-264编码标准【91。H．264编码标准由于其良好的压缩性能和网络友好性等新特点而成为目前视频存储1南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论和图像通信研究领域的一个热点问题。而实现H．264实时编码是其中一个很重要的研究方向，尤其在移动视频、视频会议、电视电话等视频实时应用场合具有非常重要的研究意义和实用价值。视频压缩编码的实现主要有三种途径

7、：基于PC的纯软件实现、纯硬件实现、软硬件相结合实现。随着视频压缩标准的不断发展与完善，算法的运算量和复杂度也就随之而提升，H．264视频压缩编码算法也不例外。用基于PC的纯软件方法来实现H．264实时压缩编码非常困难，尤其对于高分辨率的图像来说几乎是不可能的。同时，就纯硬件实现来说，虽然通过设计制作高性能的专业处理芯片来完成视频编解码一度在视频压缩系统中占据了主导地位，但专用的视频处理芯片固有的灵活性差和高成本缺点都极大的限制了该方法的普及。而通用的数字信号处理器(DSP)，由于其高度可编程性、超强的数据吞

8、吐能力和运算速度、使产品能够迅速应用新算法并且能快速进行产品升级，这些优点使得以DSP为核心处理器的软硬件相结合的方法成为了目前国际上和国内实现H．264实时压缩编码的一种可行的并且有效的途径。1．2课题背景及系统组成1．2．1课题背景H．264作为新一代视频压缩标准，是目前图像视频通信领域研究的热点。它和以前提出的视频压缩标准(如H．261、H．263、MPEG．1／2／4)在结构上并无显著变化，