基于MIPS平台的H.264编码器设计及优化研究【开题报告】

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1、毕业设计开题报告计算机科学与技术基于MIPS平台的H.264编码器设计及优化研究一、选题的背景与意义选题背景：在多媒体技术和网络与移动通信的飞速发展下，图像压缩编码技术不仅在理论研究中已经取得重大进步，而且在实际应用中也得到了很多成果。图像和视频信号数字化可以避免远距离传输中产生的累计失真，数字化存储可以高保真还原，并且容易借助计算机等设备进行灵活处理和管理。近年来，图像编码技术得到了迅速发展和广泛应用，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制定了关于静止图像的编码标准JPEG/JPEG2000，关于活动图像的编码标准MPEG-1,MP

2、EG-2,MPEG-4(2),MPEG-4(10)等，以及国际电信联盟（ITU）制定了视频编码标准H.26X系列。这些融合了各种优良性能算法的编码标准都有一个共同的不断追求的目标，即在尽可能小的编码容量下获得尽可能好的图像质量。H.264编码是由ITU-T和ISO/IEC共同推出的新视频编码国际标准，在H.26X发展初期，VCEG从实时性和图像质量等方面为其制定了一下要求：（1）约束码率的图像质量相同的比特率和采用相同方法优化的编码器条件下，h.264的帧率能达MPEG-4标准simpleprofile的两倍，即相同图片质量条件下h.264能节省一

3、半带宽。（2）延时限制H.264强调在实时的环境的应用，拥有低延迟的模式以应用于实时会话服务。（3）复杂度一个标准的复杂度是和计算复杂度以及存储器大小密切相关的，出于对复杂度的考虑，H.264从编码器处理和质量方面规定baseline、main、和X三个类及多个等级，从而适用于不同的应用范围。（4）差错恢复应用于实时环境下时，应当具备防止误码扩散的机制。（5）语法定义采用简单的语法定义。（6）网络友好性将整体视频编码数据按照视频编码层（VCL）和网络抽象层（NAL）进行概念性分割，以此将视频压缩和网络传输功能进行有效的分割。意义：H.264编码是以

4、更高的算法复杂度来实现更低的码率。在嵌入式平台上应用于视频监控系统中可以在有限的带宽下提高图像的质量（或者说相同的图像质量下减少带宽的使用量），尤其适合在未来3G网络基础上移动监控设备的应用。但在系统资源相对缺少的嵌入式平台上应用时，对H.264编码器进行合理的优化是必要的。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：基本内容：1.H.264编码标准的分析和研究。对所涉及的模块及算法进行理论上的分析和研究。2.H.264编码器的设计和实现。参考h264标准测试模型编码器的程序，功能为输入视频帧数据输出标准的H.264编码。3.对H.264编码器进行基于M

5、IPS架构处理器优化研究。拟解决的主要问题：1.参考现有开源H.264编码器实现H.264编码标准中所用技术(帧内预测编码技术、帧间预测编码技术、变换与量化、统计编码技术以及网络抽象层技术等)以及实现H.264编码器。2.研究H.264编码在实际应用时可优化的部分。3.学习研究MIPS平台特性。4.结合实际项目的测试经验和根据MIPS平台特性，实现在MIPS平台上H.264算法优化以及耗时算法中的一些优化。三、研究的方法与技术路线：研究方法：平台：初期在PC平台上实现H.264编码，后期对编码器进行优化实现把编码器移植到嵌入式MIPS平台。参考标准

6、的编码器：目前H.264的开源编码器主要有三类：JM，T264和X264。JM作为H.264的官方测试源码，由德国HHI研究所负责开发。它实现了H.264所有的特性，但其程序结构冗长，只考虑引入各种新特性以提高编码性能，忽视了编码复杂度，其编码复杂度极高，不宜实用。T264是中国视频编码自由组织联合开发的H.264编解码器，编码器能编码输出标准的H.264码流，但解码器只能解T264编码器生成的码流，目前已经停止更新。X264是网上自由组织联合开发的兼容H.264标准码流的编码器，它注重实用，和JM相比，在不明显降低编码性能的前提下，努力降低编码的

7、计算复杂度，编码效率很高。优化：在分析H.264编码器的结构和复杂度之后,提出了结合MIPS处理器性能特点的一些优化方法。提高了程序代码的并行性和存储器的访问效率,重点为算法中比较耗时的半像素插值、绝对误差和(SAD)等关键模块算法优化。技术路线：1.编码标准的分析研究。H.264编码标准由视频编码层（VCL）和网络提取层（NAL）两部分组成。VCL层主要包括帧内预测、帧间预测、变换量化、熵编码等压缩单元。NAL层为VCL层提供一个与网络无关的统一接口，负责对视频数据进行封装打包后使其在网络中传送。2.编码器的设计与实现及C语言级的优化。参考开源H

8、.264编码器，注重实用实现计算复杂度较低H.264编码器设计。（并非完全实现H.264全部特性）3.根据MIPS处理器特