在低速信道上用DSP实现动态图像压缩编码技术的研究
摘要
在低速信道上实现动态视频编码技术是目前视频处理领域的一个研究热
点。在诸多视频编码实现方法中，除了已广泛应用的纯软件方法外，基于DSP
芯片的方法也具有显著的优势。视频压缩编码本质是数字信号处理，DSP芯片
比通用CPU更适合做数字信号处理，因此将DSP芯片用于视频编码具有内在的
优势。本文首先介绍了视频图像编码原理、H．263建议和基于DSP芯片的实时
信号处理系统。然后遵循DSP系统的开发流程，设计开发了一个基于DSP芯片
的H．263实时视频压缩编码系统。该系统硬件设计选择了brooktree 公司的
Bt819A芯片为前端视频采集A/D芯片，TI公司的TMS320C5402芯片为H．263
算法核心芯片。该系统软件设计实现了H．263核心算法模块：DCT、IDCT和运
动估计模块，并针对运动估计模块中存在的大量无效运算，提出了运动估计SAD
计算最佳退出算法，取得了良好的效果。
Video coding realization in narrowband channel is a hotspot in video processing field. Among many methods that realize video coding, the method based on DSP chip also bears remarkable advantage besides pure software method which is used widely. The essence of video coding is digital signal processing, and DSP chip is more suitable for digital signal processing than general CPU. Thus, there will be of great benefit to employ DSP chip to video coding. In this paper, the principle of video coding, the recommendation H.263 and the real-time signal processing system based on DSP chip are introduced first. A H.263 real-time video coding system based on DSP chip is then designed which follows the develop flow of a DSP system. The Bt819A of brooktree corp. is selected for front-end video A/D transforming and the TMS320C5402 of TI corp. is selected for H.263 core algorithm processing in the system hardware design. In the system software design, H.263 core algorithm modules-DCT,IDCT, motion estimation-are realized. An algorithm-the optimal quitting from the SAD calculation algorithm is proposed and achieves satisfactory result which aims at the mass operation of no effect in the motion estimation module.
点。在诸多视频编码实现方法中，除了已广泛应用的纯软件方法外，基于DSP
芯片的方法也具有显著的优势。视频压缩编码本质是数字信号处理，DSP芯片
比通用CPU更适合做数字信号处理，因此将DSP芯片用于视频编码具有内在的
优势。本文首先介绍了视频图像编码原理、H．263建议和基于DSP芯片的实时
信号处理系统。然后遵循DSP系统的开发流程，设计开发了一个基于DSP芯片
的H．263实时视频压缩编码系统。该系统硬件设计选择了brooktree 公司的
Bt819A芯片为前端视频采集A/D芯片，TI公司的TMS320C5402芯片为H．263
算法核心芯片。该系统软件设计实现了H．263核心算法模块：DCT、IDCT和运
动估计模块，并针对运动估计模块中存在的大量无效运算，提出了运动估计SAD
计算最佳退出算法，取得了良好的效果。
Video coding realization in narrowband channel is a hotspot in video processing field. Among many methods that realize video coding, the method based on DSP chip also bears remarkable advantage besides pure software method which is used widely. The essence of video coding is digital signal processing, and DSP chip is more suitable for digital signal processing than general CPU. Thus, there will be of great benefit to employ DSP chip to video coding. In this paper, the principle of video coding, the recommendation H.263 and the real-time signal processing system based on DSP chip are introduced first. A H.263 real-time video coding system based on DSP chip is then designed which follows the develop flow of a DSP system. The Bt819A of brooktree corp. is selected for front-end video A/D transforming and the TMS320C5402 of TI corp. is selected for H.263 core algorithm processing in the system hardware design. In the system software design, H.263 core algorithm modules-DCT,IDCT, motion estimation-are realized. An algorithm-the optimal quitting from the SAD calculation algorithm is proposed and achieves satisfactory result which aims at the mass operation of no effect in the motion estimation module.
引文
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[2] 毕厚杰．多媒体信息的传输与处理．人民邮电出版社，1999．
[3] 陈廷标．多媒体通信．北京邮电大学出版社，1997．
[4] 张雄伟，曹铁勇．DSP芯片的原理与开发应用(第2版)．电子工业出版社，2000．
[5] 王念旭等．DSP基础与应用系统设计．北京航空航天大学出版社．2001．
[6] 任丽香等．TMS320C6000系列DSPs的原理与应用．电子工业出版社，2000．
[7] 郑志航．数字电视原理与应用．中国广播电视出版社，2001．
[8] 胡广书．数字信号处理——理论、算法与实现．清华大学出版社，1997．
[9] 彭启琮．TMS320C54x使用教程．电子科技大学出版社，2000．
[10] 何利民．I~2C总线应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1998．
[11] 吴敏．甚低码率视频图像编码技术的研究．河海大学硕士学位论文，2001．3．
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[13] Texas Instrument.TMS320C54x DSP Reference Set, Volume 2:Mnmonic Instruction Set, 1998.6.
[14] Texas Instrument.TMS320C54x DSP Reference Set ,Volume 3:Algebraic Instruction Set, 1998.6.
[15] Texas Instrument.TMS320C54x DSP Reference Set ,Volume 4:Applications Guide, 1996.10.
[16] Texas Instrument.TMS320C54x DSP Reference Set ,Volume 5:Enhanced Peripherals, 1999.6.
[17] Texas Instrument.TMS320C54x Optimizing C Complier User's Guide,1998. 10.
[18] Texas Instrument.TMS320C54x Assembly Language Tools User's Guide,1998. 10.
[19] Texas Instrument.TMS320C54x C Source Debugger User's Guide, 1994.6.
[20] ITU-T Recommendation H.263. Video Coding for Low Bit Rate Communication.1996.3.
[21] Texas Instrument.TMS320C5402 Data Sheet, 1999. 4.
[22] Brooktree Corporation.Bt819A/817A/815A VideoStream~(TM) Decocers Data Sheet,1996.9.
[23] Philips Semiconductors.The I~2C Bus Specification version 2.0, 1998.9.
[24] Texas Instrument. Parallelization of H.263 Encoder for the TMS320C80 MVP,1996.9.
[25] Texas Instrument. H.261 Implementation on the TMS320C80 DSP, 1997.6.
[26] Texas lnstrument.On the Implementation of MPEG—4 Motion Compensation Using the TMS320C62x，1999．8．
[27] 曹宁，刘健．在定点DSP上实现H．263编码器关键模块技术的研究．电视技术，2001年，第12期．
[28] 汤家骏，杨晓萍，陈健．用TMS320C6201实现H．263编解码器．电子技术，2000年，第6期．
[29] 国澄明，吴涛，苏晓红，朱泊春，王兆华．基于通用与专用DSP的实时图像处理系统．通信学报，第15卷，第6期，1994年11月．
[30] 刘德春，周孝宽．运动估值中的最优程序技术．中国图像图形学报．第四卷(A版)，第10期，1999年10月．
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