基于MIPS的H.264编码器设计及优化研究【毕业论文】

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1、本科毕业设计（20届）基于MIPS的H.264编码器设计及优化研究摘　要【摘要】H.264编码标准是2003年5月制定的新一代视频编码标准。H.264编码标准与以往标准相比有许多新技术，例如1/4，1/8精度的子像素运动估计，多参考帧技术，去块滤波，加强的熵编码，小块的整数变换。但由于其编码性能是以在增加编码复杂度为代价的，很难达到实时编码、传输的要求，很大的限制了H.264编码标准在移动设备上的视频应用。本文对H.264原理进行分析，并以H.264官方测试模型JM8.6为参考，对运动估计搜索算法进行详细阐述，实现H.264编码器运动搜索算法及其优化。【关键词】H.264；编码器；优化。A

2、bstract【ABSTRACT】H.264isthenewestvideocompressionstandardjointlypublishedin2003.H.264codingstandard,comparedwithpreviousstandardstherearemanynewtechnologies,suchas1/4,1/8sub-pixelmotionestimation,multiplereferenceframetechnique,deblockingfilter,enhancedentropycoding,integertransformsmallpieces.But

3、becauseofitscodingperformanceisincreasingthecostofcodingcomplexity,itisdifficulttoachievereal-timeencoding,transmissionrequirements,agreatlimitonamobiledeviceapplications.ThispaperanalyzestheprincipleofH.264,andH.264testmodelJM8.6officialreference,themotionestimationsearchalgorithmindetail,impleme

4、ntationandoptimizationalgorithmofH.264encoder.【KEYWORDS】H.264;encoder;optimization.目　录摘　要2Abstract31绪论61.1选题背景61.2选题目标及意义61.3开发思路71.4论文结构说明72数字视频理论基础82.1视频源格式82.2数据库需求分析82.2.1主观视频质量评定82.2.2客观视频质量测量93H.264编码原理103.1H.264概述103.2编码器103.3帧内预测113.3.14*4亮度预测113.3.216*16亮度预测123.3.38*8色度预测123.4帧间预测123.4.1树

5、状运动补偿123.4.2运动矢量133.4.3MV预测143.5整数变换与量化153.5.14*4DCT整数变换163.5.2量化173.5.3Hadamard变换183.5.4完整的变换、量化过程203.6熵编码203.6.1哥伦布指数编码213.6.2基于上下文自适应可变长编码CAVLC223.7小结244H.264编码器分析实现254.1编码器结构254.2运动估计代码分析264.3经典运动搜索算法分析及实现284.3.1全搜索法FS284.3.2三步法TSS294.3.3四步法FSS304.3.4菱形法DS314.3.5梯度下降法BBGDS324.3.6六边形法HEXBS334.4

6、小结335H.264编码器优化研究345.1算法复杂度分析345.2算法优化345.3MIPS平台移植365.4MIPS平台优化375.5小结38致谢401绪论1.1选题背景随着互联网的普及，数字视频技术在网络通讯和广播领域得到了广泛的应用，视频和多媒体信息在Internet网络和移动网络中处理和传输成为信息化过程中的热点技术。视频信息有直观性、确切性、高效性、广泛性等特点[1]，但其信息量过大不易于存储和传输。要使网络视频得到广泛应用，必须解决视频编码压缩问题。从1984年CCITT公布第一个视频压缩编码以来，至今已有20多年。ITU/ISO等国际标准化组织陆续颁布了近十个编码标准，极大

7、推动了视频通讯的发展。2003年3月ITU-T/ISO正式公布了H.264编码标准，由于其相比以往标准出色的编码性能，被称为新一代视频编码标准。H.264编码标准与其上一个标准H.263(已被广泛应用于视频会议)相比，码率降低一半左右；或者说相同码率下图像质量明显提高。[2]但H.264编码标准优良的编码性能是以增加编码算法复杂度为代价的。在一些低频处理器上编码速度较慢，很难达到实时编码、传输的要求，很大的影响了H.26