H.264實(shí)時(shí)編碼器在TM1300上的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

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1、南京郵電大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：理扭日期：塑五：么彩南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京郵電大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書(shū)館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影

2、印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括刊登)論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布(包括刊登)授權(quán)南京郵電大學(xué)研究生部辦理。研究生簽名：址導(dǎo)師簽毫：南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論1．1概述第一章緒論自上世紀(jì)70年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的跨越式發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)逐步普及，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平也隨之提高，這一切使得簡(jiǎn)單的文本信息無(wú)法滿(mǎn)足信息時(shí)代的通信要求，人類(lèi)對(duì)信息的處理迅速地由模擬領(lǐng)域進(jìn)入到了數(shù)字領(lǐng)域，

3、處理的對(duì)象集中于多媒體信息。因此21世紀(jì)被形象的稱(chēng)為數(shù)字時(shí)代或多媒體時(shí)代。多媒體信息主要包括文字、聲音、圖像和視頻等內(nèi)容，視頻是其中最重要的組成部分。目前，可視電話(huà)、視頻會(huì)議、安全監(jiān)控、遠(yuǎn)程教育和視頻點(diǎn)播等多媒體服務(wù)已成為人們關(guān)心的熱點(diǎn)。這是因?yàn)橐曨l信息具有直觀、形象、準(zhǔn)確、高效和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，因此極易被人類(lèi)接受。據(jù)統(tǒng)計(jì)人類(lèi)接受的信息70％來(lái)自視覺(jué)。然而，數(shù)字化的視頻信息在滿(mǎn)足人們需求的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量提出了更高的要求。例如，一幅中等分辨率(NTSC制式，24bits／pixel)的彩色數(shù)

4、字視頻，其傳送速率約為200Mbps，而高清晰度電視HDTV的傳輸速率則在1．2Gbps以上。龐大的視頻數(shù)據(jù)給信息的存儲(chǔ)和傳輸都造成了較大的困難，成為阻礙人類(lèi)有效獲取和使用視頻信息的瓶頸問(wèn)題之一lll。早在上個(gè)世紀(jì)四十年代末期，人們就已開(kāi)始著手圖像壓縮編碼技術(shù)的研究，希望達(dá)到有效的數(shù)據(jù)壓縮，至今已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。從五、六十年代基本方法的探討，到七十年代早期可視電話(huà)的研究，使得這一領(lǐng)域有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，許多基本的思想和方法都相繼被提出。八十年代前后，順應(yīng)信息化潮流，ITU和ISO兩大組織開(kāi)始了圖像壓縮

5、的標(biāo)準(zhǔn)化工作，先后制定了H．26x和MPEG．X標(biāo)準(zhǔn)【2】．【81。這些視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的制定，極大的促進(jìn)了視頻壓縮編碼技術(shù)和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展。MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用在視頻存貯、點(diǎn)播和轉(zhuǎn)發(fā)領(lǐng)域(比如VCD的視頻格式，就是基于MPEG．1技術(shù)開(kāi)發(fā)的)。同樣，由于國(guó)際電聯(lián)的推薦，H．26x系列標(biāo)準(zhǔn)也大量應(yīng)用于視頻通信領(lǐng)域，被廣大運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備提供商所采用。1995年，國(guó)際電聯(lián)的視頻編碼專(zhuān)家組(VCEG：VideoCodingExpelsGroup)在完成了H．263標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作后，開(kāi)始從兩個(gè)方向做進(jìn)一步研

6、究，一個(gè)短期的方向是為H．263增加更多的功能，這就是H．263后續(xù)版本：另一個(gè)長(zhǎng)期的目標(biāo)則是開(kāi)發(fā)一種新的低碼率視頻通信標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)新的編碼標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，最終成為H-264編碼標(biāo)準(zhǔn)【91。H．264編碼標(biāo)準(zhǔn)由于其良好的壓縮性能和網(wǎng)絡(luò)友好性等新特點(diǎn)而成為目前視頻存儲(chǔ)1南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論和圖像通信研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。而實(shí)現(xiàn)H．264實(shí)時(shí)編碼是其中一個(gè)很重要的研究方向，尤其在移動(dòng)視頻、視頻會(huì)議、電視電話(huà)等視頻實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)合具有非常重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。視頻壓縮編碼的實(shí)現(xiàn)主要有三種途徑

7、：基于PC的純軟件實(shí)現(xiàn)、純硬件實(shí)現(xiàn)、軟硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)。隨著視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展與完善，算法的運(yùn)算量和復(fù)雜度也就隨之而提升，H．264視頻壓縮編碼算法也不例外。用基于PC的純軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)H．264實(shí)時(shí)壓縮編碼非常困難，尤其對(duì)于高分辨率的圖像來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。同時(shí)，就純硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，雖然通過(guò)設(shè)計(jì)制作高性能的專(zhuān)業(yè)處理芯片來(lái)完成視頻編解碼一度在視頻壓縮系統(tǒng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，但專(zhuān)用的視頻處理芯片固有的靈活性差和高成本缺點(diǎn)都極大的限制了該方法的普及。而通用的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，由于其高度可編程性、超強(qiáng)的數(shù)據(jù)吞

8、吐能力和運(yùn)算速度、使產(chǎn)品能夠迅速應(yīng)用新算法并且能快速進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，這些優(yōu)點(diǎn)使得以DSP為核心處理器的軟硬件相結(jié)合的方法成為了目前國(guó)際上和國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)H．264實(shí)時(shí)壓縮編碼的一種可行的并且有效的途徑。1．2課題背景及系統(tǒng)組成1．2．1課題背景H．264作為新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，是目前圖像視頻通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。它和以前提出的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)(如H．261、H．263、MPEG．1／2／4)在結(jié)構(gòu)上并無(wú)顯著變化，