● 摘要
H.264标准是ITU-T与ISO/IEC两个国际标准化组织继MPEG-2/H.262标准之后，再一次共同提出的视频编码标准。H.264与现有标准相比，具有更高的压缩性能，并支持从低带宽、高误码率的无线移动视频通信到高码率、低延迟的视频广播及在线流媒体等多种应用，因此，日益受到业界的关注。在嵌入式系统中实现视频编码系统，将便于视频技术的广泛应用，但是H.264相对于以前标准的性能提高是以牺牲算法复杂度为代价的，所以要想在嵌入式平台中实现H.264标准的视频压缩编码，必须要对其算法进行研究优化。本文从实时视频应用的角度，对H.264编码算法的关键技术以及基于ADSP-BF561硬件平台的视频编码系统进行了研究和实现。首先，本文针对H.264中耗时最多的帧间预测模块进行深入研究，利用运动矢量二阶距对运动块类型进行分类，自适应的选择编码模式并结合方向性菱形搜索模板进行运动估计，使得运动剧烈的图像可以选择较小宏块模式进行编码，运动小或静止的图像可以选择较大的宏块模式编码，以此提高了搜索精度和减少不必要的运算。其次，在码率控制方面，为解决H.264所采用的码率控制算法不能有效地处理视频序列中的场景突变, 导致场景突变帧后续各帧编码质量严重下降的问题。本文采用快速的场景突变检测方法，在场景突变帧处对GOP层的码率分配算法重新做出调整，实验结果表明对于有场景突变的视频图像，此码率控制算法有良好的效果。最后，本文设计了基于ADSP-BF561硬件平台的H.264编码器整体解决方案，并设计和实现了一个基于双核DSP的控制架构，使视频采集部分循环工作在A核上，而将减采样、视频编码、码率输出组成基于乒乓缓冲机制的流水线工作在B核上，提高了系统并行运行性。针对BF561，在C语言级、汇编级优化等软件优化策略进行分析研究，满足了H.264 baseline profile的要求。