AVS视频解码研究及其关键模块优化
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摘要
视频压缩编码技术在多媒体信号处理领域起着至关重要的作用,它在DVD、高清晰度电视(HDTV)、可视电话和数字视频会议等领域有着广泛的应用。随着视频编码技术的发展,国际上各标准化组织制定了一系列相应的国际化标准,我国在利用这些技术推行产业化之路的同时,也面临一个高额专利权收费的问题。为此我国成立了AVS标准工作组,制定了具有自主产权的数字音视频编解码技术标准AVS(Audio Video Coding Standard)。该标准具有性能高、算法复杂度低、实现成本低以及专利授权模式简单等特点,必然能够在视频处理领域得到广泛的应用。本课题正是在AVS产业化背景下提出来的。
本课题的主要工作是在DSP上实现AVS视频解码器并对其进行优化。通过对AVS视频技术标准和解码算法的深入研究和分析,提出了AVS视频解码算法的设计流程。在此基础上,以解码器开源代码为参考,通过对解码器代码进行改进,基本实现了PC上AVS视频解码,为在DSP上实现AVS视频解码器奠定基础。最后,将PC机上的解码算法C代码移植到TMS320DM642 DSP上,并充分利用DM642的特点和DSP技术,对解码流程和核心算法进行优化,大幅提高了解码速度。
Video compressed coding technology is a key in the multimedia signal processing area, and is used in many fields such as DVD, HDTV, Visible telephone, digital video meeting and so on. With the development of video compressed coding technology, some International groups have brought forward a lot of standards.
As our nation uses this technology, we also face a serious problem that must pay a lot of money to the patent. So, an organization named as“AVS standard working group”is founded and brought forward Audio Video Coding Standard (AVS). This standard has many good characteristics, including good performance, low complexity algorithm, low implementation cost, simplified patent warranty and so on. We have reason to forecast that AVS can find many application fields. This project is brought forward in the background of AVS industrialization.
The main task of this paper is to implement and optimize the AVS video decoder on the TMS320DM642 DSP. On the base of the study and research on AVS coding standard, we raise the design flow of AVS video decoder. Then improve the open code of AVS video decoder on PC which supplies a base for the implement on DSP. At last, we replant the C code into DM642 and optimize it by some ways, such as compiler optimization, software pipeline technology and so on. After the optimization, the performance of decoder is improved greatly.
本课题的主要工作是在DSP上实现AVS视频解码器并对其进行优化。通过对AVS视频技术标准和解码算法的深入研究和分析,提出了AVS视频解码算法的设计流程。在此基础上,以解码器开源代码为参考,通过对解码器代码进行改进,基本实现了PC上AVS视频解码,为在DSP上实现AVS视频解码器奠定基础。最后,将PC机上的解码算法C代码移植到TMS320DM642 DSP上,并充分利用DM642的特点和DSP技术,对解码流程和核心算法进行优化,大幅提高了解码速度。
Video compressed coding technology is a key in the multimedia signal processing area, and is used in many fields such as DVD, HDTV, Visible telephone, digital video meeting and so on. With the development of video compressed coding technology, some International groups have brought forward a lot of standards.
As our nation uses this technology, we also face a serious problem that must pay a lot of money to the patent. So, an organization named as“AVS standard working group”is founded and brought forward Audio Video Coding Standard (AVS). This standard has many good characteristics, including good performance, low complexity algorithm, low implementation cost, simplified patent warranty and so on. We have reason to forecast that AVS can find many application fields. This project is brought forward in the background of AVS industrialization.
The main task of this paper is to implement and optimize the AVS video decoder on the TMS320DM642 DSP. On the base of the study and research on AVS coding standard, we raise the design flow of AVS video decoder. Then improve the open code of AVS video decoder on PC which supplies a base for the implement on DSP. At last, we replant the C code into DM642 and optimize it by some ways, such as compiler optimization, software pipeline technology and so on. After the optimization, the performance of decoder is improved greatly.
引文
[1] 黄贤武,王加俊,李家华. 数字图像处理与压缩编码技术. 成都: 电子科技大学出版社, 2000.12
[2] 蔡安妮,孙景鳌. 多媒体通信技术基础. 北京: 电子工业出版社, 2000.8
[3] 赵海武. 数字音视频压缩技术、标准与应用研究. 华东师范大学,2005
[4] 黄铁军. 我视频编码国家标准AVS与国际标准MPEG的比较. 数字音视频编解码技术标准工作组.
[5]高文,黄铁军. 信源编码标准AVS及其在数字电视中的应用. 中国科学院,2003
[6]《信息技术 先进音视频编码第2部分:视频》(报批稿)2006年5月
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[8] Wen Gao, Cliff Reader, Feng Wu, Yun He, Lu Yu,Hanqing Lu, Shiqiang Yang, Tiejun Huang, Xingde Pan .《AVS - The Chinese Next-Generation Video Coding Standard》 [9 ] Touradj Ebrahimi,Caspar Horne. Mpeg-4 Natural Video Coding--An Overview Signal Processing Image Communication. Tutorial Issue on the MPEG-4 Standard,2000,(15):365-385
[10]ISO/IEC 14496-I Information Technology--Coding of Audio-visual Objects-partl: System. 2001 http://www.liumeiti.com/
[11]ISO/IEC JTC1/SC29/WG1 1N4668--Coding of Moving Pictures and Audio, 2002
[12]余兆明,查日勇,黄磊,周海骄. 图像编码标准H.264技术.人民邮电出版社.2006,3
[13]代建玮,黄晁,夏宇闻.适用于AVS的自适应环路滤波硬件设计.2005,12
[14] 毕厚杰. 新一代视频压缩编码标准——H.264/AVC. 北京:人民邮电出版社,2005.
[15] 孟伟. 基于奔腾4中央处理器的H.264解码器的设计和优化. 天津大学电子信息工程学院,2005
[16] 朱林. H_264编解码的软件仿真与优化. 西北工业大学, 2006,3
[17] 崔林. H.264解码器在DSP上的实现. 北京邮电大学, 2006,5
[18] 朱海涛. 基于TMS320DM642的MPEG-4 解码软件优化与视频解码系统的硬件实现. 解放军信息工程大学, 2005,6
[19] 李晶. 基于TMS320DM64x 实现高清晰度视频解码的优化仿真. 天津大学电子信息工程学院,2002,12
[20] 柳金峰. 基于DSP的AVS-M视频压缩算法的研究和实现. 吉林大学, 2005,05
[21] 伊蔚. H_264_AVC的解码器优化与运动估计模块结构研究. 浙江大学,2006,01
[22] 李惠忠. 基于DSP的MPEG-4jiemaqi设计. 浙江大学, 2005,02
[23] 江巧微. H.264编码算法与解码存储结构优化. 浙江大学, 2006,5
[24] 袁义雷. 基于DSP的AVS视频编码系统研究与实现 . 上海交通大学, 2005,01
[25] TI.TMS320DM642 Evaluation Module Technical Reference. Texas Instruments Incorporated,2003,8
[26] TI.TMS320C6000 Programmer’s Guide.Texas Instruments Incorporated,2000,3
[27] 袁义雷. 基于DSP 的AVS 视频编码系统研究与实现.上海交通大学.2005,1
[28] 任丽香.马淑芬.李方慧.TMS320C6000系列DSPs的原理与应用. 电子工业出版社,2000
[29] Cache Usage in High-performace DSP Applications With the TMS320C64x, Texas Instruments Incorporated, December 2001
[30] TMS320C64x EDMA Performance Data, Texas Instruments Incorporated, March 2004
[31] TI.TMS320C6x Peripherals Support Library User's Guide. Texas Instruments Incorporated, 2000
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