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1、五邑大学 硕士学位论文 AVS_M算法优化及其在DM642上的实现 姓名：陆林海 申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：甘俊英 20080405 摘要 随着计算机和网络技术的发展，多媒体通信如图像、语音以及视频的传输成了人 们生活中的一个重要组成部分。目前，国际上比较流行的多媒体通信压缩标准包括船E G 系列标准和H 2 6 x 标准。由于这两个标准都要收取昂贵的专利费用，我国自主研发并 制定了具有自主知识产权的音视频编解码标准A V S ( a u d i ov i d e oc o d i n gs t a n d a r d ) 【3 】 V S 标准的第七部分移动视频部分
2、 V S - M ( a u d i ov i d e oc o d i n gs t a n d a r d - m o b i l e ) 是为了适应移动通信中的多媒体传输和存储需要而制定的，主要针对小画面显示的3 G 应用u 1 。由于移动设备的C P U 处理速度有限，如何提高解码器的效率和速度就成了这一 标准能否在移动通信中获得应用的关键。 本文介绍了课题的背景、研究意义及课题来源，阐述了A V S _ M 标准的编解码器的 架构及其内部采用的主要技术。针对 V S 工作组官方的参考软件w i n 2 7 嘲展开优化和速 度提升工作，分两步进行。 首先，在P c 上进行算法级的优化。
3、用V t u n e 工具分析了解码器的时间复杂度，得 到其速度瓶颈为分像素点位置插值计算问题。在探讨了问题存在的原因后，提出了流 程改进方法和数据载入方法。经实验验证，该方法使解码器在P c 上的速度提高到了原 来的1 5 倍。 其次，在嵌入式系统D M 6 4 2 ( T I 公司C 6 4 x 系列的数字信号处理器) 开发平台上实 现了实时解码器。根据C C S ( C o d eC o m p o s e rS t u d i o ) 编译器的特点进行了代码移植工作。 根据该系统存储器结构特点，分析了参考软件存储器管理效率低的原因。提出了c a c h e 优化、参考帧数据快速查询和数
4、据最小等待时问一系列的改进方法，并合理地组织了 代码编译优化方法。通过评估板测试，解码速度达到了实时播放的要求。 关键字：A V SM ；插值算法优化；V t u n e 分析；D M 6 4 2 ；存储器三级结构；c a c h e 优化； E D M A 与C P U 同步 A b s t r a c t W i 血也ed e v c l o p 删斌0 f 删p u t e ra n d n e t w o r l 【t h n o l o g y , m d t i m e d i ae o m m u n i f i o n 跚I c h 勰i m p e , m u s i ca
5、n dv i d t r a n s m i s s i h a s 涨i I l _ t 0p e o p l e sl i f 色N o wi l lt h ew o r l d M P E Ga n dH 2 6 嚣躺t h em o s tp o p I l l 盯m 妇。d i ac o m p r e s s i o np r o t o c o l s S i I l u s i n gt h e s e t w os t a n d a r d sh a v e 幻p a y 懿p e n s i v em y a l t y 0 1 1 1 “ c o u n t r yb
6、a sd e y e l o p e dO U rO W n A V S ( a u d i o a n dv i d c o d i n gs t a n d a r d ) 、) I r i n lm d e p e n d 伽ti n t e l l e c t u a lp r o p e r t yn 曲t T h e v e n t l lp a r to ft h es t a n d a r dA V $ 一M ( a I l d i 0 啊d c o d i n gs t a n d a r d 咖幽l e ) i s d e v e l o p e d 幻a d a 耻t
7、h em o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e e d s I ti sm a i n l yu s e di nt h em d t i m e d i a s 觚g e , o o 】田n l u n i 训o na n ds m a l li m a g es h o wi nt h e3 G B e c a u s eo fl o wC P Up r o c e s s i n g s p e e do nP D & h o wt oi m p r o v ed e e o d e r s 印e e di st h em o s ti m p o
8、r t a n tp r o b l e mW en e e dt o s o l w I I lt h i sp a p e r , w em t r o d u b a c k g r o u n da n ds i 鲥6 c 觚c c0 ft h es u b j e c t , a n dd e s 口醍埒 f i a m e w o l ka n dm 旬0 r l o 西嚣0 ft l l ec o d e c 弧w ed 0 叩t i m i z a t i o nw o r kb a s e dO i lm e 鲫U r C Cc o d eW M 2 7 T h eo p U
9、 m i z 撕o n p r o e e s s m gh a st w o 鼬e p s F i r s t , a l g o f i t h mi sq 洒m 娩e dO nP C “ r h r o u g l la n a l y 2 i n gt i m e 伽哪p 1 咖W Cg e tt h a t s u b _ p i ) 【dm t e r p o l 蜘a l g o f i t h mi sb 砌铽旧出o ft h ed c c o d 盯oW e o p o s cp r o c e s s i m p r o v e m 铋tm e t h o d sa n d
10、d a m l o a dm e t h o d s E x p e r i m 踟词r e s u l 乜s h o wn l a tt 1 1 髂em e t h o d s h a v e e n h a n c e dt h ed e c o d i n gs p e e dt 01 56 m e se o m p 刹、) I 由h o r i g i n a lO n e S e e o n d ，t h ed e e o d 盯i sr e a l i z e do nD M 6 4 2s y s t e m P o r tt h ec o d e 幻蹦l b e d d 。ds
11、y s t e m a c c o r d i n g 幻C C S ( C o d eC o m p o s e rS t u d i 0 ) c o m p i l 盯sc h a r a c t e r i z e T h r o u 曲a n a l y z i n g m e m o r ym a n a g 贫s t r u c t u r e , w ei m p r o v ec a c h eo r g a n i z a f i o n ，d a mr e s e a r 出m e t h o da n dd a m l e a s t w a i ts o l u t i
12、 o n E x p e r i m 酬r e s u l t s0 1 1E V Ms h o wi th a ss a t i s f i e dr e a l - t i m ed e c o d i n g r e q u i r e m 曲 K e yW o r d s ：A V S _ M ；m t e r p o l 翻o l 坩m 证撕。珥V t t m e 删y s i s ；D M 6 4 2 ；m e m o 巧s t r u e t u 佗= , c a c h e o p t i m i z a f i o n ；E D M Aa n dC P US y n c h
13、r 0 】= l i z 撕o n 本人声明 我声明，本论文及其研究工作由本人在导师指导下独立 完成。在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列 出。 作者：陆林海 签字：似彳易 2 0 0 8 年钥倍日 1 1 引言 第一章绪论 近二十多年来电子信息技术迅猛发展，推动了数字视频业务的快速发展。数字视 频数据量巨大，在存储和传输之前需要进行压缩，播放之前再进行解压缩还原，这种 压缩和解压缩技术称为数字视频编解码技术。数字视频编解码处于信号处理的信源端， 是数字信息传输、存储、播放等环节的前提和基础，是数字音视频产业的共性基础技 术和关键技术，因而成为近2 0 年来整个数字视频领域国际竞争的
14、热点。 现阶段国际两大组织I S O 和I S T T 分别制订了即E G 系列标准和H 2 6 x 标准，伴 随着新标准的提出，新产品、新应用也随之发展。M P E G l 标准带来了r E D 的兴起，M P E G 2 标准带来了D Y D 和H D T v 的商机。H 2 6 1 在I S T N 上以及H 2 6 3 在P S l N 上的应用，成为 了可视电话标准的一部分，也将视频标准推向网络化应用的新时代。同时，M P E G 4 和 H 2 6 4 使视频压缩技术发展到了一个更高的阶段，能够在较低带宽上带来更高质量的传 输，为移动视频及视频通信带来新的解决方案。 A V S (
15、 a u d i ov i d e oc o d i n gs t a n d a r d ) 标准是我国自主制定的数字音视频编解码技 术国家标准，A V S 标准包括系统、视频、音频、数字版权管理四个主要技术标准和一致 性测试等支撑标准。A V S 是我国拥有自主知识产权的技术，解决了国外专利收费的问题。 A V S 标准有着很广阔的应用前景，包括交互存储媒体、宽带视频业务、多媒体邮件、分 组网络的多媒体业务、实时通信业务( 视频会议，可视电话等) 、远程视频监控等。其 中，A V S 标准的第七部分移动视频 V S - M ( a u d i ov i d e oc o d i n gs
16、t a n d a r d - m o b i l e ) 是为 了适应数字存储媒体、网络流媒体、多媒体通信等应用中对运动图像压缩技术的需要 而制定的。A V S - M 视频的主要特点是应用目标明确，技术有针对性。A V S - M 主要针对小 画面显示的3 G 应用，是面向新一代移动通信的视频编码标准。 1 2 视频编码的发展现状 ( 1 ) I v l P E G 系列 M P E G 是M o v i n gP i c t u r e sE x p e r t sG r o u p ( 动态图像专家组) 的缩写。1 9 9 1 年1 2 月， 该组织提出M P E G l 嘲，以V C D 和M P 3 为代表产品，在C D R O M 上的音视频存储可达 到1 5 - 2 M b i t s 。1 9 9 4 年推出M P E G 2 ，针对数字电视、高清电视和D V D 的视频压缩， 针对H D T V 应用的编码率为4 - 9 M b i
