H264算法的DSP移植与优化

摘要：在TMS320DM643平台上实现H．264基档次编码器的移植与优化显得格外实用和必要。基于对DSP平台的结构特性和H．264的计算复杂度分析，主要从核心算法、数据传输和存储器／Cache使用几方面对H．264编码器进行了优化。实验结果表明，对于CIF格式的视频序列，优化后的H．264编码器能够达到每秒高于24帧的编码速度，满足了视频处理对于实时性的要求。关键词：H．264编码；TMS320DM643；算法优化0 引言 针对视频通信中传输带宽或存储容量与视频质量的矛盾，ITU-T的VCEG和ISO／IEC的MPEG联合制定了低码率视频压缩标准H．264。相对于以往的标准，H．264除了增强了网络适应能力外，大幅度提高了压缩编码效率，在相同的码率下能够获得更高的主客观质量。2003年5月，H．264／AVC标准正式推出，正式名称为H．264 MPEG-4 part 10 AVC(Advanced Video Coding)，以下简称为H．264标准。1 编码器 H．264仍采用图像预测和变换编码相结合的编码结构，编码器采用的仍是变换和预测的混合编码法。输入的帧或场以宏块为单位被编码器处理。首先，按帧内或帧间预测编码的方法进行处理。如果采用帧内预测编码，其预测值PRED是由当前片中前面己编码的参考图像经运动补偿(MC)后得出，与解码所需的一些边信息(如预测模式量化参数、运动矢量等)一起组成一个压缩后的码流，经NAL(网络自适应层)供传输和存储用。为了提供进一步预测用的参考图像，编码器必须有重建图像的功能。因此必须使残差图像经反量化、反变换后得到。为了去除编码解码环路中产生的噪声，为了提高参考帧的图像质量，从而提高压缩图像性能，设置了一个环路滤波器。即重建图像可用作参考图像。1．1 视频编码的硬件结构 H．264视频编码器硬件结构如图1所示。FLASH模块用于存放程序，EEPROM用于存放编码系统的初始化配置信息和系统MAC层地址。片内SRAM用于缓存当前正在处理的宏块数据，以及一些频繁调用的数据段和程序段。外接存储器SDRAM主要用于存储原始帧、参考帧和重建帧的源数据。片内、片外存储器之间的数据传输借助EDMA在后台操作，这样可并行处理数据传输和运算操作，提高效率。

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1．2 DSP芯片简介 DM643的EDMA可在64个独立的通路上，提供超过2GB／s的I／O带宽。此外，运用两级片内高速缓存Cache和64位外部存储器接口(EMIF)，可方便地实现与同步／异步存储器的无缝连接。DM643还集成了多种新型的片内外设，以适应于媒体数字化处理和网络通信的应用：(1)三个可配置的视频端口，提供和通用视频A／D和D／A芯片的无缝接口；(2)压控晶体振荡器插值控制端口，用于与MPEG-2传输流接口时的系统时钟恢复；(3)管理数据输入输出模块，用于列举系统中的物理层设备并监视它们的连接状态。

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