面向ARM嵌入式系统的H.264解码研究

发布时间：2020-06-13 23:20

【摘要】：H.264视频压缩编码标准凭借着编码质量高,低码率,网络亲和性等特点在CMMB(China Mobile Multimedia Broadcasting)手机电视中获得应用,但手机的处理能力低,H.264解码的计算复杂度高,如何在ARM嵌入式系统中实现实时H.264解码成为近年来的研究热点。 H.264解码的主要过程为熵解码,重排序,反量化反变换,帧内预测,帧间预测,去块效应滤波以及参考帧管理等,通过对各个功能模块进行分析,然后结合ARM嵌入式系统的结构特点,提出了H.264解码软件优化和H.264解码硬件加速两种方法。 H.264解码的软件优化方法通过三种方式来提高解码速度:一是对插值操作和去块效应滤波进行算法优化,二是对宏块间数据的拷贝操作进行汇编优化,三是减少访存操作和条件分支的代码优化。此外,提出了一些容错处理方法,增强H.264解码的健壮性。实验结果表明,软件优化后的H.264解码器在528MHz主频的ARM嵌入式系统中能实现QVGA(320×240)视频序列的实时H.264解码,并保证较高的解码质量。 H.264解码的硬件加速优化方法将负责解码条带数据的功能模块进行硬件化,主要包括比特流解析,反量化反变换,帧内预测,帧间预测,去块效应滤波五个硬件功能单元,而软件负责解码序列参数集,图像参数集,条带头部数据和参考帧管理,软硬件通过接口进行交互。与只将帧间预测或去块效应滤波硬件化相比,虽然设计的H.264解码硬件模块的复杂度和成本更高,但该硬件模块能实现QVGA视频序列实时解码,因而能应用于CMMB手机电视信号解码。 【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN919.81;TP368.1

【图文】：

流程图,视频解码,流程图

还支持 SP 和 SI 帧用于码流之间的切换、数据分割（DP，Data Partitioning）用改进误码性能，但是该档次不支持场编码和 CABAC 算法。该档次主要面向的是络流媒体的应用，如视频点播等。如图 2.1 所示，各个档次具有不同的功能，面向的是不同类型的应用，并且每档次的性能差别很大，计算复杂度也各不相同。本文主要研究的是 ARM 嵌入式统平台上基本档次的 H.264 解码实时实现方案。.1 H.264 的基本解码框架H.264 的基本解码框架与 H.264 的基本编码框架相对应，是一个相反的过程。于 H.264 编码过程中，采用了帧内预测去除空间上的相关性，帧间预测去除时间的相关性，离散余弦变换(DCT)将预测残差系数的能量集中到大部分低频系数上，编码来消除统计冗余等，使得 H.264 编码和解码结构复杂度大大增加，因而有必对整个 H.264 解码过程进行详细地介绍。

华中科技大学硕士学位论文式，与 16×16 的亮度块预测模式的计算方法相类似。因此，H内预测时，先从比特流中解码出帧内预测模式句法元素，然后和周围邻近宏块像素点计算出当前宏块的预测值。间预测4 视频编码标准的帧间预测与以往编码标准的帧间预测相比， 16×16 到 4×4，使用多参考帧以及亚像素运动矢量等。在 H.26 宏块可以划分成 16×16，，16×8，8×16，8×8 四种子宏块类型子宏块还可以进一步划分成 8×8，4×8，8×4，4×4 四种子宏，按照这种划分方式进行的运动补偿预测称为树状结构的运中使用这种划分方式的主要目的是更好地去除图像之间的相关

【参考文献】