基于媒体处理器的MPEG-4网络视频编码器

摘要

随着现代信息技术的快速发展,视频应用越来越多,尤其是在图像通信、视频监控、流媒体、数字电视等领域,其中许多设备基于多媒体处理器实现.TMS320DM642是TI新推出的一款高性能的可编程用于多媒体处理的DSP,本文介绍了基于这款媒体处理器的MPEG-4实时网络视频编码器,主要用于视频监控和视频通信.首先,介绍了视频监控的发展历史、TI C6000的体系结构以及三种常用于视频通信的视频编码标准:H.263、MPEG-4和H.264.结合DM642的特点和实际应用要求,我们选择了MPEG-4简单框架作为我们的编码器方案.然后介绍了MPEG-4简单框架中的纹理编码模块和运动编码模块中所采用的一些算法,如运动编码中的运动搜索、运动矢量预测、编码模式选择;纹理编码中的DC/AC预测、量化和反量化、VLC编码.同时结合在DM642硬件平台实现,通过对算法的分析,进行了算法的优化改进.接着结合DM642的硬件特点,说明了为了达到实时性的要求,我们所采用的一些优化策略.首先叙述了DM642核的体系结构和指令系统,同时说明了DM642中的存储器和流水线结构.重点介绍了为达到实时性所采取的各种优化策略,如使用EDMA的数据调度策略,利用EDMA在片外存储器和片上存储器之间拷贝数据,减少了CPU等待时间;合理使用缓存的内存管理策略,通过合理配置片上内存和L2缓存,同时把调用频度高的数据和函数段放在片上内存,更好地发挥了处理器的性能;采用线性汇编语言改写关键函数段,以得到充分流水的高并行性代码,从而充分发挥处理器的并行处理能力.通过使用这些策略,我们实现了基于DM642平台的MPEG-4实时编码.最后介绍了实时网络编码器的实现方案,主要由采集模块、编码模块和网络传输模块组成,基本实现了实时采集、编码和传输,保存码流到PC.

目录

摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1视频监控技术及其发展

1.2 TI C6000系列DSP简介

1.3适用于视频监控的几种主要视频编码标准

1.3.1 H.263

1.3.2 MPEG-4

1.3.3 MPEG-4 part10/H.264

1.4本文的工作

第二章编码方案选择及其优化

2.1编码方案的确定

2.2 MPEG-4运动编码

2.2.1块匹配准则

2.2.2半像素搜索

2.2.3编码模式选择

2.2.4匹配块搜索算法

2.2.5初始向量预测

2.3 MPEG-4纹理编码

2.3.1 intra宏块的DC和AC预测方向

2.3.2量化

2.3.3反量化

2.3.4两只量化方法的比较

2.3.5变换系数VLC编码

第三章基于DM642的网络视频编码器的软件优化

3.1 DM642的硬件特点

3.2 DM642的指令系统

3.3片内存储器

3.4流水线结构

3.5编码器优化策略

3.5.1算法优化与程序流程的优化

3.5.2利用EDMA传递数据

3.5.3合理配置存储器提高缓存命中率

3.5.4利用线性汇编提高并行处理能力

3.5.5利用流水处理提高并行性

3.5.6采用编译选项优化

3.6编码器软件体系结构

第四章总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间发表的文章