H264AVC实时视频编码器与解码器的实现
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上海大学
硕士学位论文
H.264/AVC实时视频编码器与解码器的实现
姓名:曹文锋
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:张颖
20040301
摘要
多媒体信息技术的高速发展,给人们带来了多姿多彩的生活。不断增长的社会需求也对信息技术提出了更大的挑战。而视频编码技术是解决视频传输的核心技术,经过近二十年的不泄努力,从MPEG一1到MPEG一4AVC(H.264),视频编码技术得到了广泛的应用。本文基于最新国际视频编码标准H.264/AVC,以提高编码器与解码器软件执行速度为目标,参考H.264/AVC测试模型JM基本算法,在保证其原有的率失真特性条件下,重新设计程序框架与数据结构,提出新的编码与解码算法,解决编码器与解码器实时实现的问题。本文主要从三个方面进行了阐述:
第一、H.264/AVC解码器核心C代码的设计与优化。主要从数据结构与程序结构,以及核心算法上提出优化建议。采用了更为简洁的数据结构和更为高效的程序结构,减少程序中不必要的重复判断,并在取码、运动补偿与CAVLC熵解码上提出了更为高效的算法。
第二、基于ADIBlackFin533DSP的H.264/AVC解码器优化。从DSP硬件架构特点出发,主要从内存占用量与分配上的优化,及其相关汇编指令并行编码优化两方面解决解码的速度问题,并对相关算法进一步优化,充分利用DSP的DMA传输,有效地提高了代码执行速度。
第三、H.264/AVC编码器的设计与优化。采用了新的更为高效的程序架构,在此基础上,提出了新的运动估计算法,帧内预测模式决策算法与帧间预测模式决策算法,与此同时,对率失真优化模型作了一定的简化,并作了一些有益的探讨,一定程度上保证了原有率失真特性,有效地提高了编码器的编码速度。
关键词:H.264/AVC,视频,编码器,运动估计,解码器,ADSP,优化
Abstract
AcceleratingmultimediainformationtechnologybringsrichandcolorfullifetopeopleTheincreasingsocialrequirementraisesagreatchallengeforinformationtechnology.Thevideocodingtechnologyisthecoretechnologytoresolvethebandwidthprobleminvideostreamtransport.Afterabouttwentyyearshardwork,fromMPEG·1toMPEG一4AVC(H.264),thevideocodingtechnologyhavebeenwidelyused.Basingonthemostnew
internationalvideocodingstandardH.264/AVC,referencingtoH.264/AVCtestmodelJM’Sessentialalgorithms,aimingtospeedupthecoderanddecoder’Scoderateandguaranteeingtheoriginratedistortionproperty,theauthorhasredesignedtheprogramstructureanddatastructureandproposednewvideocodinganddecodingalgorithmsinthecoderanddecoder.
Afterusingtheseoptimizationmethod,thecoderanddecoderhavereachedtherealtimepurpose.Thispaperinterpretsthecoderanddecoderoptimizationalgorithmsfromthree
sides:
Firstly,H.264/AVCdecoder’SCcodedesignandoptimizationbasedonPC。Inthischapter,Iproposesanewprogramstructureanddatastructure,andsomeoptimization
method.Onmotioncompensation,CAVLCdecodeandgetbitsmodel,newalgorithmproposed.Themoreconcisedatastructureandprogramstmcture,whichtoreduce
redundantjudgmentsintheprogramandreachthedecoderrealtimepurpose.
termoftheSecondly,H.264/AVCdecoderoptimizationbasedonADSPBF533.In
hardwarearchitectureproperty,itoptimizethevideodecoder’Ssoftwarearchitecturefromtwosides:1)reducethenecessarydatamemoryandoptimizethememoryallocation;2)useparallelassemblyinstructtospeedupthecoderate.Exceptthat,itoptimizesomerelevantalgorithmandmakeuseoftheDSP’sDMAsystemtospeedupthecodemtebasedonDSPplatform.
Thirdly,H.264/AVCencoder’ScoreCcodedesignandoptimization。Inthischapter,itproposesanewprogramstructureandanewmotionestimationalgorithm,whichbepropertoH.264/AVC’Scoder.OntheINTRApredictionmodeandINTERpredictionmodedecision,asimplifiedrate—distortionoptimization(RDO)modeldiscussedinthispapenFromthetestresult,wecanfindthatitspeedsupthecodingrateandguaranteestheratedistortionpropertytosomeextent.
Keywords:H264/AVC,video,encoder,motionestimation,decoder,ADSP'optimization