1、DSP 期末考核报告报告题目：基于 DSP 的视频编解码综述专 业 电子信息科学与技术 班 级 电信 081 班 学 号 200816022104 学生姓名 陶坤 指导教师 张 果 设计时间 2010-2011 学年下学期教师评分2011 年 6 月 14 日目录摘要 IAbstract.I一、视频编解码器的工作原理 .2二、DSP 的特点 .3三、H. 264 的视频编解码的 DSP 平台实现 45、结束语 .8四、课程总结 9五、参考文献 9I摘要DSP（ digital signal processor） 是 一 种 独 特 的 微 处 理 器 ， 是 以 数 字 信 号来 处 理 大
2、量 信 息 的 器 件 。 其 工 作 原 理 是 接 收 模 拟 信 号 ， 转 换 为 0 或 1 的 数字 信 号 。 它 不 仅 具 有 可 编 程 性 ， 而 且 其 实 时 运 行 速 度 可 达 每 秒 数 以 千 万 条 复杂 指 令 程 序 ， 远 远 超 过 通 用 微 处 理 器 ， 是 数 字 化 电 子 世 界 中 日 益 重 要 的 电 脑芯 片 。 摘 要 ： H.264 是 最 新 的 视 频 编 码 国 际 标 准 ， 是 图 像 通 信 研 究 领 域 的 热点 问 题 之 一 ， 利 用 高 性 能 数 字 信 号 处 理 器 来 实 现 H.264 实
3、时 编 解 码 是 一 种快 速 有 效 的 方 法 ， 有 助 于 H.46 视 频 标 准 的 迅 速 推 广 和 应 用 。 Tl 公 司 生 产 的DM64X 系 列 芯 片 具 有 很 强 的 并 行 处 理 能 力 和 信 号 处 理 功 能 ， 是 实 现 H.264编 解 码 的 理 想 平 台 ： 给 出 视 频 编 解 码 在 DSP 中 实 现 的 一 些 关 键 问 题 ， 针 对DM642 的 整 体 系 统 方 案 ， 设 计 出 为 H.264 的 实 时 实 现 搭 建 了 良 好 的 硬 件 平台 ， 并 给 出 系 统 的 性 能 测 试 结 果 。 解 码
4、 速 度 达 到 了 实 时 的 效 果 ， 图 像 主 观 质量 较 好 ， 无 明 显 方 块 效 应 ， 码 率 也 比 较 低 。关 键 词 ： H.264 标 准 ； 数 字 信 号 处 理 器 ； 视 频 编 解 码 ； DM642AbstractDSP (digital signal processor) is a unique microprocessors, With digital signal to deal with lots of information devices. Its principle of work is an analog signal, Conve
5、rt to 0 or 1 of digital signal. It is not only a programmable sex, and in fact slide may run at speeds of up to ten million instructions per second article of complex procedures, far more than general microprocessors, digital electronic world is increasingly important computer chips. Abstract:H.264
6、is a new video international standard.It becomes an important content of image communication research field.Based on high-performance Digital Signal Processor(DSP) to implement H.264 video Encoder is one of most efficient methods,which also helps to promote the application of H.264.DM64X produced by
7、 TI Company have strong capacity of parallel processing and signal processing that it is IIconsidered to be just the ideal platform.The key points to realize video encoding in DSP.The whole system scheme based on DM642 is given.H.264 is realized and the performance of this system is given.The decodi
8、ng speed has achieved the real-time effect,the image subjective quality is good,not obvious block effect,the code rate is also quite low. Keywords:H.264 standard;DSP;video encoding and decoding;DM642 一、视频编解码器工作原理视频编码器是一种通过压缩和解压缩的方式，将模拟视频流经过压缩后转为数字视频流通过网络进行传输。其技术重点包括：压缩格式和传输方式 。压缩格式目前有 MPEG1，MPEG2，MP
9、EG4 ，及H.264；传输方式有通过 E1 专线，ATM,SDH, 及IP 网络。下面针对H. 264 编码的关键技术展开讨论：1. 1 基于灵活分割宏块(MB) 的运动矢量估计和补偿以及增加变换的压缩效果。1. 2 支持 1/ 4 像素或 1/ 8 像素精度的运动估值1. 3 多参考帧预测III1. 4 消除块效应适应性滤波器1. 5 增强的熵编码。1二、DSP 的特点DSP 微 处 理 器 （ 芯 片 ） 一 般 具 有 如 下 主 要 特 点 ：（ 1） 在 一 个 指 令 周 期 内 可 完 成 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 ；（ 2） 程 序 和 数 据 空 间 分 开 ，
10、可 以 同 时 访 问 指 令 和 数 据 ；（ 3） 片 内 具 有 快 速 RAM， 通 常 可 通 过 独 立 的 数 据 总 线 在 两 块 中 同 时 访 问 ；（ 4） 具 有 低 开 销 或 无 开 销 循 环 及 跳 转 的 硬 件 支 持 ；（ 5） 快 速 的 中 断 处 理 和 硬 件 I/O 支 持 ；（ 6） 具 有 在 单 周 期 内 操 作 的 多 个 硬 件 地 址 产 生 器 ；（ 7） 可 以 并 行 执 行 多 个 操 作 ；（ 8） 支 持 流 水 线 操 作 ， 使 取 指 、 译 码 和 执 行 等 操 作 可 以 重 叠 执 行 。 当 然 ， 与
11、 通 用 微 处 理 器 相 比 ， DSP 微 处 理 器 （ 芯 片 ） 的 其 他 通 用 功 能 相对 较 弱 些 。 DSP 优 点 ： 对 元 件 值 的 容 限 不 敏 感 ， 受 温 度 、 环 境 等 外 部 因 素 影 响 小 ；容 易 实 现 集 成 ； 可 以 分 时 复 用 ， 共 享 处 理 器 ； 方 便 调 整 处 理 器 的 系 数 实 现 自 适 应 滤 波 ； 可 实 现 模 拟 处 理 不 能 实 现 的 功 能 ： 线 性 相 位 、 多 抽 样 率 处 理 、 级 联 、易 于 存 储 等 ； 可 用 于 频 率 非 常 低 的 信 号 。 DSP
12、缺 点 ： 需 要 模 数 转 换 ； 受 采 样 频 率 的 限 制 ， 处 理 频 率 范 围 有 限 ； 数 字 系 统 由 耗 电 的 有 源 器 件 构 成 ， 没 有 无 源 设 备 可 靠 。 但 是 其 优 点 远 远 超 过 缺 点 。三、H. 264 的视频编解码的 DSP 平台实现2在数字图像处理中, 要完成大量的数字信号处理工作, 特别是对于 H. 264 这样的新一代视频压缩编码标准。就其Baseline 而言 , 其解码复杂度是同等情况下H. 263 的2 倍, 而编码复杂度更是H. 263 的3 倍, 解决这种高运算量问题, 很大程度上依赖于高速DSP 技术,而且
13、采用半导体制造工艺生产的DSP 处理器可以有更低的功耗。因此为图像的实时压缩处理搭建了一个合理的DSP 硬件平台。TI 公司生产的DM64X 系列芯片具有超高主频、很强的并行处理能力和信号处理功能, 是实现H. 264 编解码的理想平台。TI 公司生产的642 系列是一款专门面向多媒体应用的专用DSP, 该DSP 时钟频率高达600 MHz, 8 个并行运算单元, 处理能力达4 800 MIPS。它是在C64X 的基础上, 增加了很多外围设备和接口。可见, DM642 是一个强大的多媒体处理器, 是构成多媒体通信系统的良好平台。它丰富的外围接口使得它近乎是一个多媒体嵌入式系统的单芯片硬件平台;
14、 它的完全可编程性, 又使它能够兼容正在发展的各种多媒体信号处理标准, 构成通用的软件平台。该系统主要是为了对模拟视频图像( PAL 制式) 进3行采集, 之后对其进行压缩, 然后把压缩后的数据通过扩频的方式发送到接收端, 在接收端接收码流后由DSP 进行解压缩, 之后再由DSP 负责图像的显示, 存储等。所以总体设计方案必须包括视频的输入/ 输出、网络等接口。设计图如图 2 所示。在发送端, 视频输出由视频A/ D 芯片先转换为数字视频信号, 然后输入到DM642 的视频端口2, 由DM642 进行图像采集, 并把图像数据送入SDRAM 中,同时DM642 对视频图像进行实时压缩, 并把压缩
15、后的数据通过McBSP 发送到信道编码部分 , 完成发送端的工作。在接收端, 接收由信道译码部分送来的压缩图像数据, 然后由DM642 完成图像的实时解压, 并把解压后的数据送到SDRAM 中, 然后把解压后的图像数据送入视频端口0, 再由视频端口0 把数据送入视频D/ A, 完成视频的实时显示。图2 中音频/ 视频接口作为扩展, 10/ 100 Mb/ s 的以太网卡以及 USB 控制器外设主要是为了方便接收端直接把数字视频信号传送到计算机或者终端各处, 供电及复位电路完成对电路板的供电及复位功能。H. 264 的视频编解码的 DSP 优化将H. 264 编码器移植到 DM642 图像处理平
16、台上,由于H. 264 的核心算法不仅在代码结构上需要改进,而且在具体的核心算法上也需要做较大的改动, 因此整个系统的编码速度非常令人不满意, 达不到实时应用的要求, 因此需要从各个方面对该系统进行优化, 将编码的时间减少下去。首先去除了编码器中的冗余代码,然后优化工作分三步: 在PC 机上实现H. 264 算法并进行优化; PC 机H. 264 代码的DSP 化, 可以在DSP 上实现H. 264 的编解码算法 , 但是, 这样实现的算法运行效率很低, 因为所有的代码都是由C 语言编写, 并没有完全利用DSP 的各种性能, 所以必须结合DSP 本身的特点, 对其进一步优化, 才能实现H. 2
17、64 视频解码器算法对视频图像的实时处理, 即要H. 264 的DSP 算法优化。对于DSP 代码的优化共分为三个层次 : 项目级优化、C 程序级优化、汇编程序级优化。4 结 语在上述环境下, 解码器算法对QCIF 测试序列已经4能够达到45 60 f/ s 的解码速度, 达到了实时性解码的目的。测试结果表明, 图像主观质量较好, 无明显方块效应, 码率也比较低。另外, 图像编码的实时性能与图像的内容、运动的剧烈程度等都有一定的关系。在DM642 板卡上实现的H. 264 视频编解码器具有功能强, 使用灵活等特点, 有广泛的应用前景。相信在不久的将来, 基于H. 264 算法和DSP 处理器的
18、可视电话、视频会议、有线电视、无线流媒体通信等产品会逐渐地走进千家万户, 视频编解码器在嵌入式处理终端上的应用会渐渐地成为应用的主流。李宾, 高平. H. 264 编码系统的特点及其应用前景 J . 数字电视与数字视频, 2007( 6) : 19- 20.四、课程总结通过本学期对数字信号处理MATLAB 释义与实现 的学习，使我对数字处理有了一定的了解和认识。在老师的带领下从时域到频域从连续到离散的信号处理，认识到了数字信号处理中存在着很多的对偶关系。了解到了 FFT 算法节约了大量运算时间和存储空间，对数字信号处理的巨大贡献。使得数字信号在计算机及嵌入式系统中得以实现从而丰富了我们的生活！进一步加深了对MATLAB 软件的理解和认识，了解到在信号处理和嵌入式开发中 MATLAB 已成为即方便又高效的开发软件，其中 Simulink 对信号处理和结果预判使得开发跟直观。当然这些只是我对本门课程的肤浅认识，当中还蕴含着很多丰富有趣的内容有待我去学习和深究。五、参考文献1 通信原理教程/樊昌信编著 .2 版. 北京：电子工业出版社，2008.62 数字信号处理教程：MATLAB 释义与实现/ 陈怀琛编著.2 版.北京：电子工业出版社，2008.103 申敏，邓矣兵，郑建宏.DSP 原理及其在移动通信中的应用M.北京：人民邮电出版社，2001.54 http:/
