● 摘要
H.264/AVC是由ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO的MPEG(运动图像专家组)共同制定的新的视频编码标准。H.264使用很多先进的视频编码方法，与现有标准相比，它可以获得更高的压缩性能。嵌入式系统是当前计算机技术的热门研究领域。ADSP-BF561是ADI公司推出的面向新一代视频编码标准H.264/AVC和MPEG-4的视频芯片，具有丰富的外围接口和专用的视频指令集，是H.264/AVC应用的理想承载平台之一。本文主要从实时视频应用的角度，对H.264/AVC编码器优化以及基于ADSP-BF561硬件平台的视频编码系统的设计和实现两个方面进行了研究。 首先，本文针对H.264/AVC视频编码标准进行深入研究，对H.264/AVC编码过程中耗时最多的运动估计模块和熵编码模块进行了优化。在运动估计方面，根据该模块支持多尺寸编码块模式选择、和高像素精度运动矢量等特点，从以下三个方面分别进行了优化：①在模式选择过程中，采用了率失真最优选择策略以及SKIP模式检测，提高了编码器的性能；②整数像素运动矢量搜索过程中，提出了一种新型的方向自适应菱形搜索算法，该算法对搜索起始点进行预测；设置“双阈值”，针对匹配块提前中止搜索；并根据运动特征，自适应地选择小菱形模板和四种新型的方向自适应菱形模板，具有强烈的搜索方向性；③根据分数像素局部范围内，误差曲面严格满足单峰分布特点，提出了一种方向性分数像素快速搜索算法。在熵编码方面，基于ADSP-BF561硬件平台，深入研究了基于上下文的自适应变长编码(CAVLC)，并在此基础上根据DSP的硬件结构和指令，对模块各个部分进行针对性的优化。 其次，本文基于ADSP-BF561硬件平台给出了H.264/AVC编码器整体实现的解决方案。并从存储器优化、DMA数据搬移技术等基于硬件结构的优化策略，和算法级优化、C语言级优化、汇编级优化等软件优化策略两个方面进行分析研究，最终实现了H.264 baseline profile下的实时视频编码系统。 最后，选用典型的视频测试序列以及针对视频应用环境进行测试，给出压缩效果和测试结果。实验证明，本文所实现的H.264/AVC视频编码系统满足了实时性的要求。