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基于H.264的嵌入式流媒体视频播放系统的设计

发布时间:2019-05-07 10:09
【摘要】:随着计算机技术的不断发展,流媒体服务如今已成为互联网的最主要应用之一。基于h.264的嵌入式流媒体播放器对软硬件条件都有着很高的要求,研究此课题能够对流媒体与视频编解码技术以及嵌入式技术有更加深刻的了解,研究设计出具有网络通信、基于H.264的流媒体接收、视频解码,TFT LCD视频显示、GUI显示等功能的嵌入式流媒体播放器便十分具有意义。也正是由于嵌入式流媒体播放器对软硬件条件的高要求,因此,如何实现高性能低功耗,网络协议如何才能占用较少的系统资源,以及如何保证数据流实时播放是本文研究的主要问题。 着眼高性能低功耗的要求,在硬件上选取了Xscale PXA255体系结构,着重研究并采用了嵌入式交叉开发环境的目标平台。选取了由Bootloader来处理系统的加载启动,并成功将其移植至系统中。成功地对Linux的内核进行了配置,,并完成了根文件系统的构建。为了使网络协议占用较少的系统资源,本文应用流媒体播放系统相关网络协议,对媒体类、媒体缓冲区类、媒体队列类、媒体打包类等进行了设计,并阐述了他们在系统中相互协作的关系。然后,结合视频/音频解码模块,利用Linux下的多线程编程,将这些模块按照应用层程序的设计框架组合成一个完整的系统。为了优化H.264解码器,对其数据流的实时播放方面进行了研究。同时,在对ARM处理器进行内部结构的研究的基础上,对客户端在算法、结构等各个方面进行优化,因此实现了对系统性能的大幅度提高。本文还对H.264对边界强度的计算作出了一定的优化,滤波后的帧用于后续的运动补偿预测中,避免了以往边界效应的积累。采用去块效应滤波器算法提高了解码图像的质量(特别是在较高压缩比的情况下),仿真结果表明,优化后的算法能够很好地满足网络数据的播放,并保证视频的接收质量。 最后,文章在嵌入式平台上设计了对所完成系统的各个模块功能进行测试的测试方法。从测试结果可以很容易地看出,该系统已经基本上实现了对网络传输而来的数据流的实时播放,与视频/音频解码相比,网络协议占用的系统资源是比较少的。并且,因为H.264的高标准,系统的网络播放性能有了很大的提高,达成了预期目标。
[Abstract]:With the development of computer technology, streaming media service has become one of the most important applications of Internet. The embedded streaming media player based on H.264 has a high requirement for hardware and software conditions. The research on this subject can have a deeper understanding of streaming media, video coding and decoding technology and embedded technology, and research and design network communication. Based on H.264 streaming media reception, video decoding, TFT LCD video display, GUI display and other functions of embedded streaming media player is very meaningful. It is also because of the high requirement of hardware and software for embedded streaming media player, how to achieve high performance and low power consumption, and how network protocol can occupy less system resources, And how to ensure the real-time playback of the data stream is the main problem of this paper. In order to meet the requirements of high performance and low power consumption, the Xscale PXA255 architecture is selected in hardware, and the target platform of embedded cross-development environment is studied and adopted. Bootloader is selected to process the loading and startup of the system, and it is successfully transplanted to the system. The kernel of Linux is configured successfully, and the root file system is built. In order to make the network protocol occupy less system resources, this paper designs the media class, the media buffer class, the media queue class, the media packaging class and so on by using the network protocol related to the streaming media playing system. The relationship between them and their cooperation in the system is also discussed. Then, combining the video / audio decoding module, using the multi-thread programming under Linux, these modules are combined into a complete system according to the design framework of the application layer program. In order to optimize H. 264 decoder, the real-time playback of its data stream is studied. At the same time, on the basis of the research on the internal structure of ARM processor, the client is optimized in all aspects such as algorithm, structure and so on, so the performance of the system is greatly improved. This paper also optimizes the calculation of the boundary strength of H. 264, and the filtered frames are used in the subsequent motion compensation prediction to avoid the accumulation of the previous boundary effects. The algorithm of de-blocking filter is used to improve the quality of decoding image (especially in the case of high compression ratio). The simulation results show that the optimized algorithm can satisfy the playback of network data and ensure the quality of video reception. Finally, the paper designs a test method to test the function of each module of the system on the embedded platform. It is easy to see from the test results that the system has basically realized the real-time playback of the data stream transmitted by the network. Compared with the video / audio decoding, the network protocol takes up less system resources. Moreover, because of the high standard of H.264, the network playback performance of the system has been greatly improved and the expected goal has been achieved.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN919.8;TP368.1

【参考文献】

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本文编号:2470991

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