数字音视频广播中几个关键技术研究

摘要

AVS(数字音视频编解码技术标准)是我国自主知识产权的第二代信源编码标准。作为与国外标准相抗衡的主要力量，AVS在如何让我国数字音视频产业获得自主权方面起着重要的作用。AVS标准第二部分(AVS1-P2)主要是为了适应数字电视广播、数字存储媒体、网络流媒体、多媒体通信等应用中对运动图像压缩技术的需要而制定的。AVS视频部分于2006年3月1日起开始实施并正式成为国家标准，2007年该部分被国际电联组织(ITU)列为IPTV国际标准框架中重要组成部分。与其它现有的国际标准如MPEG-2和H.264/AVC相比，AVS具有专利费用低，计算复杂度低的优点。随着国家对高新技术产业的大力支持，AVS产业链逐渐成熟，有着很好的发展和应用前景。
　　 首先，以AVS1-P2视频解码为研究对象，通过参考联合信源公司开放的普及性源代码，在TMS320DM642上进行AVS视频解码器的实现与优化。主要完成以下工作：对AVS解码器进行复杂度分析，找出解码耗时的关键模块分别为运动补偿、反余弦变换、环路滤波等模块；通过采用针对DSP平台的多种优化方法进行综合优化外，本文还重点针对关键模块分别进行优化，优化代码结构和算法，使用TI提供的内联函数，大幅提高了解码速度；同时，本文还对存储系统进行优化，重新分配Cache缓存和采用DMA传输数据。实验结果表明，通过这些优化方法，该解码器的执行速度获得了大幅的提高，最终在DM642开发平台上实现了基本格式的AVS视频的实时解码。
　　 其次，采用自项向下的设计方法，研究了AVS视频解码器的IP核设计。主要工作如下：通过对比各种系统建模语言，得出了采用SystemC进行系统建模的结论；利用SystemC在系统级进行了三个层次的系统建模，第一是行为级的建模，将系统进行了模块化划分，第二是加入时序信息的系统建模，对各个模块的内部调度与接口信息进行了定义，第三是对系统的并行化架构进行了分析并验证；在完成系统建模的基础上，设计并实现了AVS解码器的部分关键硬件，并对各个硬件进行了完整的测试。
　　 最后，研究了数字视频广播中音频解嵌技术，主要工作：分析了如何在SMPTE272M和SMPTE299M视频广播标准中嵌入AES/EBU串行音频数据，设计并测试了标清音频解嵌和高清音频解嵌电路，解嵌结果输出到AC97音频解码器上播放，并在LED上实时显示输出音频信号幅度。