ARM平台下H.264解码器的优化
H264视频编码算法在达芬奇平台上的移植和优化
摘要摘要H.264是新一代视频压缩编解码标准,它使得运动图像压缩技术上升到一个更高的阶段,目前已经开始得到广泛应用。
为了实现H.264编解码,一般采用嵌入式平台来实现算法。
高性能DSP的快速数据处理能力决定其为H.264的理想实现平台。
Tl公司最新推出的基于DaVinci技术的TMS320DM6446处理器是一款为数字多媒体应用设计开发的芯片,在音视频处理方面具有巨大的优势。
本文即是对H.264视频编解码标准的关键技术和DaVinci技术进行研究,并利用DaVinci进行H.264视频编码算法的移植与优化。
本文首先对数字视频技术相关背景以及视频压缩编码国际标准作了简要介绍,然后详细介绍了视频编码的原理,特别是H.264采用的关键技术,分析了帧内预测、帧间预测,整数变换,量化,熵编码等内容。
在硬件平台部分,先对嵌入式系统的发展现状及其在数字视频领域的应用进行概括性论述,然后详细阐述了DaVinci处理器的整体架构,存储结构,汇编指令特点和开发环境等。
针对DVEVM对系统的各个组成部分的功能及特点作了详细的介绍,特别是主要模块如FLASH,DDR2等的硬件设计过程、调试步骤和注意事项等。
软件部分,首先介绍了TMS320DSP算法标准xDAIS和xDM,然后介绍DaVinci技术内部的Codec Engine框架,描述如何利用Codec Engine框架和xDM对H.264算法进行封装,并结合DaVinci平台的硬件特性对H.264算法进行移植并进行了代码的汇编优化。
本文最后研究了DaVinci嵌入式视频系统Bootloader和Linux 操作系统的引导启动过程并探讨了如何在操作系统之上运行H.264视频编解码算法。
关键词:H.264;DaVinci;视频压缩;算法优化ABSTRACTH.264 is the new generation of video compression coding standard, which greatly has enhanced compressing performance and has begun to receive extensive application in many fields. In order to realize the H.264 CODEC standard, the CODEC algorithm is generally achieved by using embedded platform. So the fast data processing ability and inherent flexibility of DSP show the suitability for implementing H.264. The TMS320DM6446 based on the DaVinci technology is one of the most powerful DSP of TI and it is designed for the digital multimedia applications. This dissertation presents the major techniques of H.264 video standard and DaVinci technology,then the dissertation implements the H.264 encoder based on DaVinci.Firstly, the dissertation birefly presents the background of digital video technology, its standardization., the details of the principle of video coding, especially the H.264 key coding tools and analyses the intra-frame prediction, inter-frame prediction, quant and entropy encoder, etc. In the part of the hardware, firstly the dissertation presents the development of the embsoft system and its application in the digital video.Then introduces the characteristics of DaVinci processor, such as the memory system, the assembly instruction set and the development tools. Especially, the dissertation presents the DVEVM and the importment modules such as the FLASH, DDR2, etc. It introduces the hardware designing,debuging, procedures and pointes out some key notes in realizing a hardware system. In the part of the software, firstly it introduces the TMS320DSP algorithm standard xDAIS and xDM, then the framework of Codec Engine in DaVinci technology. Secondly it presents the method of how to package the H.264 algorithm with the Codec Engine and xDM. Then it introduces the details of optimizing H.264 algorithm combining with DaVinci platform, especially the linear assembly. In the last of the dissertation, it presents the Bootloader, how to boot the Linux operating system, At last,it discusses about the design of Video codec algorithm runing on Linux operating system.Key words:H.264;DaVinci;video compression;algorithm optimization目录摘要 (i)ABSTRACT ................................................................................................................... i i 目录............................................................................................................................. i v 第一章绪论.. (1)1.1 引言 (1)1.2 视频编解码技术的发展与现状 (1)1.3 DSP与DaVinci技术概述 (3)第二章 H.264标准与技术 (5)2.1 视频编解码原理 (5)2.2 H.264 编码器体系 (6)2.2.1 编码器结构 (6)2.2.2 名词解释 (7)2.2.3 档次和级 (8)2.2.4 编码格式 (8)2.3 帧内预测 (9)2.4 帧间预测 (12)2.5 变换 (13)2.6 量化 (14)2.7 熵编码 (14)第三章 DaVinci技术 (15)3.1 嵌入式系统概述 (15)3.2 DaVinci技术概述 (16)3.2.1 DaVinci技术的组成 (16)3.2.2 DaVinci技术的优势 (16)3.3 TMS320DM6446处理器 (17)3.3.1 ARM子系统 (18)3.3.3 ARM与DSP的协作与集成 (22)3.3.4 VPSS视频处理子系统 (24)3.3.5 主要外设概述 (24)第四章 DVEVM的硬件架构 (25)4.1 DVEVM概述 (25)4.2 视频输入与输出模块 (26)4.3 DDR2 SDRAM模块 (27)4.4 NOR FLASH模块 (28)4.6 其它模块 (29)第五章 DaVinci软件开发——DSP端 (31)5.1 Codec Engine概述 (31)5.2 DSP端算法开发 (32)5.3 Codec Server (35)5.4 xDM标准 (36)5.4.1 xDAIS算法标准 (36)5.4.2 xDM标准 (38)5.5 算法的移植概述 (40)5.5.1 针对DSP平台的移植 (40)5.5.2 算法的接口封装 (41)5.5.3 封装接口的数据结构 (43)5.6 算法的优化 (44)5.6.1 算法优化的层次 (44)5.6.2 线性汇编 (45)第六章 DaVinci软件开发——ARM端 (51)6.1 开发工具链的建立 (51)6.1.1 交叉编译概述 (51)6.1.2 配置TFTP服务器 (52)6.1.3 配置NFS服务器 (52)6.2 U-BOOT (53)6.2.2 U-BOOT的两个阶段 (54)6.2.3 U-BOOT的移植和烧写 (55)6.2.4 内核的编译和烧写 (56)6.3 DSP算法端的编译 (57)6.3.1 DSP算法端工具链的建立 (57)6.3.2 算法的编译 (57)6.4 ARM端应用程序的开发 (58)第七章总结与展望 (60)7.1 总结 (60)7.2 展望 (60)参考文献 (61)致谢 (65)攻读学位期间发表的学术论文 (66)第一章绪论第一章绪论1.1 引言在过去的近二十年中,数字视频改变了我们在生产,制造、通信等各个领域的技术方式,视频的应用方式涉及到卫星电视、数字视频制作、视频点播、高清晰电视、实时会议,安防监控等等各行业。
H264编解码协议详解
H264编解码协议详解H.264编解码协议,也被称为AVC(Advanced Video Coding),是一种广泛应用于视频压缩的标准。
它是一种基于帧的压缩算法,可以将高质量的视频数据以较低的比特率传输和存储。
以下是H.264编解码协议的详细解释:1.压缩结构H.264使用了多种技术来实现高效率的视频压缩。
它使用了预测编码、变换编码和熵编码等多种技术。
预测编码通过利用帧间和帧内的冗余性,对视频进行空间和时间上的预测。
变换编码则通过对预测误差进行离散余弦变换(DCT),在频域上进行编码。
最后,熵编码使用了熵编码表将变换后的数据进行进一步的压缩。
2.帧结构H264将视频数据划分为一系列的帧,每个帧包含了许多宏块(macroblock)。
其中,关键帧(I帧)是完全独立的帧,它包含了视频的全局信息。
预测帧(P帧)和双向预测帧(B帧)则通过对前一帧和前后一帧进行预测来进行编码。
P帧只依赖前一帧,而B帧则依赖前后两帧。
这种结构可以进一步提高视频压缩的效率。
3.量化参数H.264使用量化参数对预测误差进行编码。
量化参数决定了每个预测误差值的精度,较大的量化参数会导致更高的压缩率,但也会导致较大的失真。
编码器和解码器可以通过动态调整量化参数来平衡压缩率和失真。
4.帧间预测帧间预测是H.264压缩的核心技术之一、它通过对前后帧的像素进行比较,预测当前帧的像素值。
如果在帧间没有大的运动,那么预测误差就会较小,从而达到更好的压缩效果。
帧间预测有多种模式,包括帧间直接模式(inter-direct mode)、帧间双向模式(inter-bidirect mode)和帧间skip模式(inter-skip mode)等。
5.熵编码H.264使用了基于上下文的自适应变长编码(CAVLC)和基于上下文的自适应二进制算术编码(CABAC)两种熵编码技术。
CAVLC主要用于编码量化系数和运动矢量等数据,而CABAC主要用于编码预测模式和其他语法元素。
利用ARM+NEON+OpenMax+DL技术优化面向CortexA8的H264解码器
’oraxVCM4P10_PredictIntra_4x4 ·ornxVCM4P10._PredictIntra 16x16
·伽喂vI]懈PlO n。d酬h区h疆豫8蝎
我们同时也对这些现成的NEON优 化OpenMax DL例程进行了分析和进一 步优化(若可能),另外部署了NEON 优化汇编例程,以提高输出宏模块写 操作。出界像素复制和杂类函数字符 串设置功能的执行效率,以便清除残 余数据。
核与总线时钟之比以及操作系统开销造 成的。在将0I瑚lM叙DL集成到H.264解
实现。未使用OpenMax DL例程或本征 函数。
码器时。大约对9%的原始c代码进行了 修改。
图2展示了RealView nof峨o】ⅥAP
3430开发板上的优化过器中的原始C优
化版相比,通过现有的NEON优化。 H.264解码程。有趣的是,有些优化在
测量时,我们用测试工作台运行解 码器,以便测量每个解码视频帧的周期 此外,还测量了缓存未命中、指令数和 数据读取、写入等事件。在真实硬件上 运行性能仿真具有极大的优势,因为通 过脚本可以极快地运行多个仿真,并可 在优化中考虑真实存储器延迟效应。
主要优化步骤及用到的OpenMax DL函数如图l所示,在H.264视频解码 中,插值和解块是最耗时的操作,通常 占解码时间的50-80%。显然,首先需要 优化这些例程。
H264CODEC芯片MB86H55介绍
H264CODEC芯片MB86H55介绍H264CODEC芯片MB86H55是一款高级视频编码器芯片,由日本广岛松下公司(Panasonic)设计和制造。
该芯片采用了最先进的H.264视频压缩标准,可实现高质量的视频压缩和编码。
它由视频编码器和解码器两部分组成,可广泛应用于多媒体设备,如数字电视、网络视频、高清摄像机、视频会议系统等。
MB86H55芯片具有较高的性能和可靠性,采用了广岛松下公司领先的集成电路技术。
它支持多种视频分辨率和编码速度,包括高清720p和1080p分辨率,并且具有流畅的视频播放和低功耗特性。
它还内置了丰富的视频处理功能,如动态范围控制、图像增强和噪声抑制等,可提供更好的视频质量和观看体验。
MB86H55芯片具有多种接口和功能,可以与其他设备和系统集成。
它支持主流的数字视频和音频接口,如HDMI、DVI和DisplayPort,并且兼容各种存储介质,如SD卡和USB存储设备。
此外,它还支持以太网连接和无线网络,可实现多种数据传输方式和网络功能。
它还具有强大的图像处理和编码功能,可实现多种音频和视频格式的编码和解码。
MB86H55芯片的设计和制造具有高度的可靠性和稳定性。
它采用了先进的半导体工艺和封装技术,具有良好的散热和抗干扰能力,可确保芯片的长期稳定工作。
此外,它还具有低功耗设计,可降低设备的能耗和热量,延长设备的使用寿命。
总而言之,H264CODEC芯片MB86H55是一款性能强大、功能丰富、稳定可靠的视频编码器芯片。
它具有高清视频压缩和编码能力,支持多种视频分辨率和编码速度,具有流畅的视频播放和低功耗特性。
它还具有多种接口和功能,可与其他设备和系统集成,并具有高度的可靠性和稳定性。
它适用于多种多媒体设备和应用,为用户提供出色的视听体验。
h264芯片
h264芯片H.264芯片,也被称为AVC(Advanced Video Coding),是一种视频压缩标准,被广泛应用于视频编码和解码设备中。
以下是关于H.264芯片的1000字介绍:第一部分:H.264芯片的背景和概述(200字)H.264是一种视频压缩标准,由国际电信联盟(ITU)和国际标准化组织(ISO)共同开发。
它被认为是当前最先进的视频压缩技术之一,具有卓越的压缩性能和视频质量。
H.264芯片是实现H.264视频编码和解码功能的专用芯片,其设计和优化旨在提高视频传输和存储的效率。
第二部分:H.264芯片的工作原理(300字)H.264芯片通过采用一系列算法和技术,将视频信号压缩为更小的比特流,以减少数据量并提高传输效率。
在视频编码方面,H.264芯片使用了多种技术,包括运动补偿、变换和量化等。
运动补偿技术通过在连续的视频帧之间检测和预测移动物体的位置,从而减少重复信息的传输。
变换技术将视频信号从时域转换为频域表示,以便更好地进行压缩。
量化技术通过减少视频信号的精度和细节,以减少比特流的大小。
在视频解码方面,H.264芯片将接收到的压缩比特流转换为可视的视频帧。
它通过反向过程解压缩比特流,恢复出原始视频信号。
解码过程主要包括解码器的控制、解码过程和图像恢复等步骤。
H.264芯片通常会集成在视频编码和解码设备中,如数字摄像机、视频会议系统和流媒体服务器等。
第三部分:H.264芯片的应用领域(300字)H.264芯片被广泛应用于多个领域,其中包括数字媒体领域、通信领域和安全领域。
在数字媒体领域,H.264芯片常用于数字摄像机和网络摄像机等设备,用于实时视频传输和存储。
它可以提供高质量的视频效果,并减少存储空间和带宽消耗。
在通信领域,H.264芯片被广泛应用于视频会议系统、手机和IP电话等设备,用于实时视频通信。
它可以提供更流畅和清晰的视频通话体验。
在安全领域,H.264芯片还可以用于视频监控系统和安防设备,实现高效的视频压缩和存储。
基于ARM920T的H.264解码器优化的研究
该 公 式 中包 括 5个加 法 和 4个 乘 法 , 等 价 变 形 后 经
为:
收 稿 日期 :000 —6 2 1 -41
作者简 介 : 符和 清(9 4 ) 18 一 ,男, 南怀化人 , 湖 硕士生 , 主要从 事多媒体信息 处理及计算机 网络通信等 方面的研 究。
46 3
四川理工学院学报(自 然科学版 )
口 口 囡 回 口 口 口 口 固 回 口 口 回 圜
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数集、 网络提取层 、 切换 帧、 数据分割 、 冗余图像等技 术。 然而, 较高的编解码复杂度使 H 24在应用时必须进行 .6
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图 1 亮 度 像 素 1 2精 度 插 值 /
Hale Waihona Puke H 24中用于进行亮 度像素 12精度插值 的公式 .6 /
如 下所 示 :
A 一5 +2 B 0C +2 0D 一5E + F
中的 H 2 代码 , .6 4 针对 A M 2T平台, R 90 分别从算法级别 和代码级别进行了优化。以下分别 阐述各优化方法。
1 1 算 法优 化 .
Vo_ 3 No 4 l2 .
Au . 01 g2 0
文章 编 号 :6 3 1 4 2 1 0 -4 50 1 7 -5 9( 0 0) 40 3 -3
基 于 AR 2 T的 H. 6 M9 O 2 4解 码 器 优 的 研 究 化
符和清
( 北京 交通 大学 电子信息 工程 学院 ,中国 北京 10 4 ) 00 4
H 24在混合编码 的框架下 , 关键模块 做 了改善 , .6 对 如
H.264帧内编码的模式选择
H.264帧内编码的模式选择H.264中4X4亮度预测依据预测方向的不同共有9种预测模式。
在亮度4x4帧内预测时,其中DC预测(模式2)、垂直预测(模式0)和水平预测(模式2总是被认为有效的,即使在编码块上面像素或左边像素不可用的情况下(这时候上面像素或左边像素的值就使用128这个值来代替),而其它模式仅当所有需要利用的预测象素点都可用的情况下才可以使用(如果E, F, G,H不可用,可以用D的值来代替)。
这儿所说的像素点可用(available)是指此像素所在的子块存在并且与当前编码的子块属于同一个slice。
模式选择在H.264帧内编码中,每个宏块亮度信号都要完成9种4x4预测模式和4种16x16预测模式,然后通过预测模式选择,得出一种最佳预测模式使得编码后的图像在码流和图像质量两者权衡后的获得一个最佳。
H.264中模式选择方法有两种:1、使用率失真优化(RDO)模式选择。
使用这种RDO方式的模式选择过程如下:1)在给定最后解码的帧及宏块的量化因子QP后,计算拉格朗日因子:X=0.85*QP2 (1)2)在帧内亮度4x4预测的9种预测模式中,通过计算下面的函数使得其值最小,从中选择最佳的帧内亮度4x4预测模式。
J(s, c, m I QP, Xm )=SSD(s, c, m I QP)+X*R(s, c, m I QP) (2)式中QP是宏块的量化参数,X是(1)中的拉格朗日因子,SSD是原始的亮度块s与预测模式为m的重建块的平方差的和,R表示与选择模式m相关联的比特数,包括模式编帧内模式及DCT系数所需的比特数。
3)在帧内16x16预测模式中,通过计算4种16x16宏块的SATD(绝对变换差和)使得其值最小来确定最佳16x16亮度帧内预测模式。
4)通过比较一个宏块使用4x4预测模式时计算的RD代价值与使用16x16帧内预测模式时计算得到的最小代价值,选取代价最小的作为最佳预测模式。
2、基于SAD(或SATD)和速率估计的模式选择方法。
基于H.264视频解码器DDR2存储器接口的设计与验证的开题报告
基于H.264视频解码器DDR2存储器接口的设计与验证的开题报告一、研究背景和意义随着图像和视频传输技术的飞速发展,视频解码器已经成为移动终端、便携式媒体播放器等众多电子设备的必备组件。
而基于H.264视频解码器的电子设备则因其高质量的视频解码功能而备受关注。
在H.264视频解码器中,DDR2存储器接口是关键的组成部分。
在此基础上,通过对嵌入式H.264视频解码器的DDR2存储器接口的设计和验证,可以实现视频解码器的高效工作,并有效提高视频输出质量。
因此,本研究的意义在于:深入分析H.264视频解码器的DDR2存储器接口,研究其工作原理和特点,设计并验证嵌入式H.264视频解码器DDR2存储器接口的性能,进而提高视频解码器的性能和质量。
二、研究目标和内容(一)研究目标本研究旨在设计和验证基于H.264视频解码器DDR2存储器接口的嵌入式视频解码器,具体研究目标包括:1. 深入研究H.264视频解码器的DDR2存储器接口的工作原理和特点;2. 设计基于DDR2存储器接口的嵌入式视频解码器;3. 对嵌入式视频解码器进行性能测试,并分析其性能指标;4. 对嵌入式视频解码器进行功能验证,并测试其视频输出质量。
(二)研究内容1. H.264视频解码器DDR2存储器接口的原理分析;2. 基于DDR2存储器接口设计嵌入式视频解码器的硬件架构;3. DDR2存储器接口的驱动程序设计;4. 嵌入式视频解码器的性能测试和结果分析;5. 嵌入式视频解码器的功能验证和视频质量测试。
三、研究方法和技术路线(一)研究方法1. 文献研究法:阅读相关文献,深入了解H.264视频解码器的DDR2存储器接口的特点和性能指标;2. 设计方法:采用硬件设计方法进行嵌入式视频解码器的设计;3. 测试方法:采用性能测试和功能验证法测试嵌入式视频解码器的性能和视频输出质量。
(二)技术路线1. 理论研究:深入研究H.264视频解码器DDR2存储器接口的工作原理和特点;2. 硬件设计:根据DDR2存储器接口的特点,设计基于DDR2存储器接口的嵌入式视频解码器的硬件架构;3. 驱动程序设计:编写DDR2存储器接口的驱动程序,实现与嵌入式视频解码器的通信和控制;4. 性能测试和功能验证:测试嵌入式视频解码器的性能指标和功能,并对其视频输出质量进行分析和测试。
H.264视频编码标准分析和算法优化
H.264编码标准的分析和算法优化一、研究背景:随着社会的不断进步和多媒体信息技术的发展,人们对信息的需求越来越丰富,方便、快捷、灵活地通过语音、数据、图像与视频等方式进行多媒体通信已成不可或缺的工具。
其中视觉信息给人们直观、生动的形象,因此图像与视频的传输更受到广泛的关注。
然而,视频数据具有庞大的数据量,以普通的25帧每秒,CIF格式(分辨率为352×288)的视频图像为例,一秒钟的原始视频数据速率高达3.8M字节。
不对视频信号进行压缩根本无法实时传输如此庞大的数据量,因此,视频压缩技术成为研究热点。
随着近几年来视频图像传输领域的不断扩展,以往的标准己经难于适应不同信道的传输特征及新兴的应用环境。
为此,ISO/IEC&ITU-T共同开发了最新视频编码标准H.264/AVC。
相对以前的视频编码标准,H.264集成了许多新的视频压缩技术,具有更高的压缩效率和图像质量。
在同等的图像质量条件下,H.264的数据压缩比是应用于当前DVD系统MPEG-2的2~3倍,比MPEG-4高1.5~2倍,并且具有更好的网络友好性。
但是H.264高压缩比的代价是编码器计算复杂度大幅度地提高。
因此在保持编码效率几乎不变的同时尽可能提高编码速度是H.264/AVC视频编码标准能否得到广泛应用的关键。
在上述研究背景下,本文深入探讨了H.264/AVC标准,分析了编码器主要耗时模块的工作原理,提出三种降低H.264/AVC高计算复杂度的优化算法――快速帧内预测模式选择算法、快速帧间预测模式选择算法以及快速运动估计算法。
实验结果表明:本文所提快速算法都可大幅度地降低H.264编码器的计算复杂度,并且保持基本不变的编码效率。
二、新一代视频编码标准H.264简介:编码标准演进过程:H.261 MPEG-1 MPEG-2 H.263 MPEG-4从视频编码标准的发展历程来看,视频编码标准都有一个不断追求的目标:在尽可能低的码率(或存储容量)下获得尽可能好的图像质量。
基于Android和H.264的高清解码系统研究
基于Android和H.264的高清解码系统研究摘要:本文将开源的ffmpeg提供的 h.264解码器进行裁剪优化,从中提取 h.264 解码的核心部分,并移植到android平台,完成了一种android平台下的h.264解码方案的设计,并在真机下进行了测试取得了较好的解码播放效果。
关键词:android;h.264;解码器;ffmpeg【中图分类号】n94-00 引言h.264/avc标准是一种高性能的视频编解码技术,相比其它标准具有更高的压缩率、高质量图像、容错功能、并有很强的网络适应性。
近年来android系统的也迅猛发展和日趋成熟,其因其具有开放性、便携性、良好的兼容性和可无缝结合网络通信等特点,android操作系统在未来嵌入式物联网领域中将会有更广泛的应用。
目前越来越多的android视频应用被开发出来,而人们追求的视频高清化和目前网络带宽及智能手持设备解码能力均不足的矛盾也逐渐凸显出来,本文设计的基于android系统的h.264在线高清解码系统就可以解决这一问题。
1 android操作系统简介android系统是一种以linux为内核开发的专门面向移动平台的开源智能操作系统,具有丰富的硬件资源和软件应用程序资源、支持各种网络协议和触屏输入,短短的几年时间,android凭借这些特性,已经在智能手机领域占据了非常重要的位置。
随着物联网时代的到来,android系统的前景将更加不可限量。
android系统由以下三个部分组成: linux内核层、android 运行时库和其他库层、应用程序层。
linux内核层用来提供系统的底层服务,包括安全机制、内存管理、进程管理、网络堆栈及一系列的驱动模块。
作为一个虚拟的中间层,该层位于硬件与其它的软件层之间。
需要注意的是,这个内核操作系统并非类gnu/linux的,所以其系统库、系统初始化和编程接口都和标准的linux系统有所不同的。
android运行时库和其他库层包含一组核心库(提供java语言核心库内的大部分功能)和dalvik虚拟机。
基于嵌入式平台的h264视频编码器的实现
图2视频采集流程
图3视频采集的一帧原始图像
பைடு நூலகம்
3 h.264编码算法
h.264编码标准是目前提出的最新的视频压缩标准。与以 前的压缩标准相比,h.264通过对帧内预测、帧问预测、变换编 码和熵编码等算法的改进来进一步提高编码效率和图像质量。 这些改进包括【“1:
(1)运动估计时,可以灵活地选择宏块(MB)的大小。在宏 块划分上,h,264采用了16x6,16x8,8x16,8x8这4种模式;当 划分为8x8模式时,又可进一步采用8x4,4x8,4x4这3种子 宏块划分模式(如图4所示)进一步划分,这样做既可以使运动 物体的划分更加精确,减小运动物体边缘的衔接误差,又可以 减小变换过程中的计算量。
compilation instructions on the basis of the video encoder hardware is designed and implementation of video capture software.Ex-
periments show that the optimization ofh.264 compression algorithm Call CalTy on the real—time code to the acquisition.the video en— coder operation good. Key words:h.264 coding standard;pxa255 embedded platform;video capture;encoding algorithm;code optimization
口日田田
8*4
4*8
4*4
口日田田
图4宏块划分和子宏块划分
基于ARMv8架构的H.265HEVC视频解码优化
基于ARMv8架构的H.265/HEVC视频解码优化相比H.264/AVC视频编码标准,H.265/HEVC提供了更为灵活、可靠和稳定的编解码方案,极大地提高了视频的压缩效率,但对应的解码流程也会变得更加复杂,对处理器运算性能要求很高。
ARMv8是ARM推出的新一代移动CPU架构,它带来的64位ARM架构将开启移动计算的新时代,被广泛用于最新一代的移动设备。
针对ARMv8架构下的H.265/HEVC解码流程进行优化,能够让移动终端用户享受到更流畅、更高清的H.265/HEVC视频,能够促进H.265/HEVC标准在移动网络视频业务方面的推广与普及,对推动移动平台视频应用行业的发展有着重大意义。
课题着重研究H.265/HEVC解码流程与相关技术,对整个解码流程进行耗时分析,确定将逆向DCT变换部分和运动补偿部分作为课题优化的瓶颈模块。
具体思路是利用单指令多数据流(SIMD,Single Instruction Multiple Data)技术优化逆向DCT变换和亚像素插值部分的并行模块,然后针对AArch64指令集架构进行编译优化,使解码流程运行在64位ARM架构下来提高优化性能,从而达到最终优化效果。
课题以FFmpeg中的HEVC解码部分作为研究原型,利用NEON指令集和AArch64执行状态来实现具体优化方案,最后在采用ARMv8架构的iPhone 6 plus上运行优化前后的解码器部分,播放多个视频样本得到测试结果。
实验结果主要分为优化前,32位NEON优化后,AArch64和64位NEON指令集优化后。
三组结果对比显示:采用NEON优化H.265/HEVC解码过程整体可以提高30%左右的性能,进一步针对AArch64执行状态优化可以在原有的NEON优化基础上提高10%左右的性能。
基于威焱831平台的H.264视频解码优化
现代电子技术Modern Electronics TechniqueMay 2024Vol. 47 No. 102024年5月15日第47卷第10期0 引 言随着科技的发展和社会的进步,人们对高质量视频的需求不断增加,传统的编解码模式已难以保证高质量视频的流畅播放[1]。
SIMD (Single Instruction Multiple Data )可以高效地对多媒体数据进行处理,通过一条SIMD 指令实现对向量寄存器中所有数据的并行处理[2]。
为增强计算机多媒体处理能力,SIMD 技术被广泛应用于各种类型的处理器。
Intel 公司率先在Pentium 处理器中应用了支持MMX [3]的SIMD 技术,通过不断改进SIMD 扩展部件,发展到现在的AVX2技术。
威焱831处理器是我国自主设计、具有完全自主知识产权的通用处理器[4],该处理器支持的SIMD 数据处理长度为256位。
H.264编解码器不管是在视频编码的压缩效率上,还是在网络适应性上,表现都比较优秀[5]。
针对H.264解码器的优化研究,主要集中在X86和ARM 平台[6],而在国产化CPU 平台上相关研究并不多见[7]。
文献[8]设计了一种在X86平台使用SIMD 技术对视频处理子系统进行优化的方法,缩短了视频流处理过程中图像缩放的处理时间;文献[9]设计了一种基于FPGA 的视频处理系统,充分利用ARM 平台SIMD 技术对Sobel 算法进行优化加速。
针对上述问题,本文基于SIMD 技术,开展了H.264解码器的优化设计,进而提升威焱831平台的多媒体处理能力。
实验结果表明威焱831平台视频解码的平均性能提高了26%。
CPU 开销中环路滤波模块占比的降DOI :10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.10.016引用格式:王聪,张昊,刘世巍,等.基于威焱831平台的H.264视频解码优化[J].现代电子技术,2024,47(10):86⁃90.基于威焱831平台的H.264视频解码优化王 聪, 张 昊, 刘世巍, 黄 朴(中电科申泰信息科技有限公司, 江苏 无锡 214125)摘 要: 为提高威焱831平台的多媒体处理能力,解决H.264解码器解码效率低的问题,在提出SIMD 指令级优化方法的同时,提出一种面向帧拷贝的优化方法。
视频编解码器优化策略研究
视频编解码器优化策略研究一、引言在当前越来越多的场合中,视频编解码器已经成为了必不可少的一个技术。
许多人没有意识到的是,视频编解码器的核心技术则是对CPU、GPU和操作系统等多方面进行最大程度上的优化。
而对于视频编解码器的优化,不同厂商、不同团队以及不同的开发方案,都有着不同的技术路线。
本文将对视频编解码器的优化策略进行研究,探究视频编解码器的核心技术、不同优化方案以及未来技术发展的趋势。
二、视频编解码器的核心技术视频编解码器的核心技术是指将视频等多媒体文件进行编码/解码的技术,常见的视频编解码器有H.264、HEVC、VP9、AV1等等。
在编码的过程中,为了保证视频的清晰度和画面的稳定性,视频编解码器需要实现对视频的降噪和增强处理。
在解码的过程中,需要将被压缩的数据进行解压缩,再通过渲染和后期处理等技术进行展示。
这其中涉及到的技术范畴众多,如视频帧率管理、视频质量调整、画面卡顿等等,都需要通过技术手段来实现。
一方面,视频编解码压缩的过程需要高速的计算能力和强大的压缩/解压缩算法的支持,另一方面,对于高品质的高清视频,需要进一步提高视频编解码器的性能。
三、优化方案1、硬件优化视频编解码器的压缩/解压缩过程需要极强的计算性能,这与CPU、GPU以及内存的性能密切相关。
因此,一种优化的方法是通过硬件的设计进行性能优化。
例如,Intel Quick Sync Video是一种可以加速视频编解码器处理速度的技术,它利用了Intel CPU中的GPU核心来加速视频的编码和解码。
类似的,AMD的VCE (Video Coding Engine)技术、NVIDIA的NVENC技术等,都是典型的利用硬件来加速视频编解码的技术方案。
此外,还可以采用HDMI等高速传输技术,来实现更快的视频数据传输速度。
2、软件优化对于软件优化,也存在多种不同的方法。
首先,可以提高编解码算法的效率,例如改进预测算法,优化量化过程,提高码率控制的稳定性等等。
基于ARM9的H.264编解码器实现
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基于 A RM9的 H. 6 2 4编 解 码 器 实 现
蔡 成 都 ,张 正 炳 ( 长江大学电子 信息学院, 湖北 荆州 442) 3 3 0
[ 图 分 类 号 ] TN 1 . 中 998
[ 献标识码]A 文
[ 章 编 号 ] 1 7 —10 (0 2 4 文 6 3 4 9 2 1 )0 一N11— 3 2 0
H. 6 / 2 4 AVC是 由 I U— 和 IO/E T T S I C联合 视频 小组 (VT J 口 )开发 的新 一代 视频 压缩 标准 , 标准 该
[ 收稿日期]2 1 0 —1 0 2— 2 3 [ 作者简介]蔡成都 ( 9 7一 ,男 , 0 9年大学毕业 ,硕士生 ,现主要从事视频通信方面的研究工作。 18 ) 20
[ 要 ] 基 于 AR 摘 M9嵌 入 式 开 发 平 台和 嵌 入 式 Ln x操 作 系 统 ,实 现 了基 于 H. 6 准 的 编 解 码 器 x 6 iu 2 4标 24
以及 f e f g的 移植 ,并 提 出优 化 方 案 。结 果 表 明 ,该 编 解 码 器 能 满 足 qi格 式 文 件 实 时解 码 的要 求 。 mp c f [ 键 词 ] H. 6 ;ARM9 关 24 ;嵌 入 式 系 统 ;编 解 码
交叉编译ffmpeg+x264编码H264(armLinux
交叉编译ffmpeg+x264编码H264(armLinuxffmpeg + x264 编码H264 (arm Linux) (2010-12-07 21:08:02)转载标签: ffmpeg x264arm linux 平台1、交叉编译x264我用的是目前最新版:x264-snapshot-20101130-2245.tar.bz2 ./configure --enable-pthread --enable-static --disable-shared --host=arm-linux --disable-asmmake CC=arm-linux-gcc AR=arm-linux-ar LD=arm-linux-gcc RANLIB=arm-linux-ranlib STRIP=arm-linux-strip由于我电脑上的交叉编译器是从以下目录去查找头文件和库的,所以把x264.h和libx264.a拷贝到相应目录:(我是通过在/usr/local/4.3.3下查找pthread.h和libpthread.a来获取这个目录的)cp x264.h /usr/local/4.3.3/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include/cp libx264.a /usr/local/4.3.3/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/usr/lib/2、编译ffmpeg我用的是目前最新版:ffmpeg-0.6.1.tar.gz./configure --enable-cross-compile --arch=arm --target-os=linux --enable-static --disable-shared --cc=arm-linux-gcc --enable-libx264 --enable-gpl --disable-network --disable-mpegaudio-hp --enable-pthreads --enable-small --disable-parsers --disable-debugmake CC=arm-linux-gcc AR=arm-linux-ar LD=arm-linux-gcc RANLIB=arm-linux-ranlib STRIP=arm-linux-strip。
H.264可扩展视频编解码器(SVC)应用详解
H.264可扩展视频编解码器(SVC)应用详解可扩展视频编解码器已经被开发了许多年。
广播行业严格地受到业已建立的各种标准的控制,因此在采用这一技术上一直反应迟缓。
处理器、传感器以及显示技术的进步正在点爆各种视频应用。
互联网以及IP技术正无缝地把视频伺服至更为不同和远程的由显示设备构成的社群。
可扩展视频编解码器——如H.264 SVC 满足了许多这些系统的需求,并且它们可能促使视频被广泛采纳为通信媒介的催化剂。
编解码器被用于压缩视频,以减小传输视频流所需要的带宽,或者,降低把视频文件存档所需要的存储空间。
这种压缩的代价就是增大计算要求:压缩比越高,对计算能力的要求就越高。
在带宽与计算要求之间做出折中,对于定义承载编码视频流所需要的最小信道带宽以及编码设备的最小指标均有影响。
在传统的像广播电视机这样的视频系统中,解码器的最小规范(在机顶盒的情形下)易于被定义。
然而,目前视频被越来越多地由各种各样的应用所采用,相应地,有各种各样的客户设备,这些设备包括从计算机观看互联网视频,到便携式数字助理(PDA)以及小巧的蜂窝电话。
针对这些设备的视频流必需是不同的。
为了更好地兼容特定的观看设备以及信道带宽,必须采用不同的设置对视频流多次编码。
每一个设置的组合必须向用户产生一个满足视频流传输所需带宽的视频流以及对观看设备进行解码的能力。
如果原始解压视频流不可用,那么,编码视频流必须首先被解码,然后采用新的设置进行解码。
这种做法是十分昂贵的。
在理想的情形下,视频仅仅以高效率的编解码器被编码一次。
如果经过解码的话,得到的视频流会产生全分辨率的视频。
此外,在理想的情形下,如果较低分辨率或带宽的视频流需要被进一步延伸至网络之中,以锁定较低性能的设备,那么,可以不必采取附加的处理,就能够发送一小部分的编码视频。
这种较小的视频流便于解码并产生较低分辨率的视频。
以这种方式,编码视频流自身就能够适应它需要经过的信道带宽以及目标设备的性能。
基于ARM-Linux的H.264编解码器研究
基于ARM-Linux的H.264编解码器研究在信息化高速发展的当今社会,视音频等作为信息的载体,在社会生活的各个领域中起着越来越重要的作用。
然而,由于数字视音频信息具有大量冗余信息,并且占用的存储空间极大,限制了多媒体技术的发展。
在这种情况下,由国际电信联合会视频编码专家组和国际化标准组织运动图像专家组联合制定的H.264视频压缩标准,以其高性能的压缩效率和优秀的图像质量,成为目前最主流的视频处理协议。
H.264通过运动估计/运动补偿(MP/MC)消除视频时间冗余,对差值图像进行离散余弦变换(DCT)消除空间冗余,对量化后的系数进行可变长编码(VLC)消除统计冗余,获得了极高的压缩效率。
由于其计算复杂度,目前主流的实现方式主要是基于SoC+ASIC的专用集成电路和DSP软件实现。
由于H.264在提升编解码性能的同时所付出的代价是成倍增加算法复杂度,并且实际应用中人们对视频解码的实时性要求比较高。
已有的算法多是基于PC通用处理器实现的。
虽然近年来ARM处理器以及嵌入式技术发展迅猛,但毕竟处理能力有限,并且存储能力有限,因此必须进行移植和优化,才能满足实际应用需要。
本文首先对H.264标准及其新特性进行了详细的介绍,分析了解码耗时较多的函数及模块。
然后以友善之臂的mini2440开发板为硬件平台,对Linux系统、bootloader、内核的移植以及根文件系统的制作进行了详细的说明。
将基于H.264标准的X264、ffmpeg等参考软件进行交叉编译后移植到ARM 平台,并针对ARM平台特点进行了编译优化和代码优化。
其中编译优化是选择合适的交叉编译环境以及配置最佳的编译参数,从而生成效果更好的目标软件;代码级优化则是包括了去除冗余代码、重写循环结构以及汇编优化等等。
最后完成解码播放,并给出了实验测试结果以及评价。
实验结果表明,对于qcif分辨率的视频流,可以达到实时解码和播放。
视频解码 选择正确的编解码器来优化视频质量
视频解码:选择正确的编解码器来优化视频质量在视频制作和编辑过程中,选择正确的编解码器是至关重要的。
不同的编解码器对于视频质量、文件大小以及性能都有不同的影响。
Adobe Premiere Pro 软件作为一款专业的视频编辑软件,提供了多种编解码器供用户选择。
本文将介绍一些常见的编解码器及其特点,帮助您选择适合您需求的编解码器来优化视频质量。
H.264是一种常见的视频编码标准,也是许多媒体播放设备和在线平台支持的格式。
它能够提供较高的压缩比,适合在较低的比特率下保持较好的视频质量。
如果您需要在不同设备上播放视频,或者希望通过网络分享视频,H.264是一个不错的选择。
HEVC(也称为H.265)是H.264的升级版,提供更高的压缩比和更好的图像质量。
HEVC编码的视频文件相对较小,适合在带宽受限或存储空间有限的情况下使用。
然而,由于HEVC对硬件要求较高,可能会对计算机性能造成一定的压力。
在选择HEVC编码器时,需考虑硬件支持情况和目标播放设备的兼容性。
对于要在Apple设备上播放的视频,ProRes编解码器是一个不错的选择。
ProRes提供了较高的图像质量和更短的渲染时间。
这对于需要处理大量视频素材且需要快速输出的专业用户非常有利。
然而,由于ProRes编码器是苹果专有的,因此在其他平台或设备上可能不被广泛支持。
在选择ProRes编码器时,需考虑到播放平台的兼容性。
WebM是一种开放的多媒体格式,特别适合在网络上播放和共享。
它使用了VP8或VP9编解码器,因此在质量和性能方面具有很高的表现。
WebM格式能够提供高质量的图像,并在较小的文件大小下实现良好的压缩比。
如果您计划将视频发布到网络平台,WebM是一个非常适合的选择。
另外,对于无损视频编码,无损编解码器如ProRes 4444或DNxHD 可以确保视频是否完整地保存。
无损编解码器更适合保留视频的每个细节,并减少损失。
然而,由于无损编解码器文件较大,因此在存储和传输方面可能需要更多的资源。
基于申威SIMD指令的H.264编码优化
现代电子技术Modern Electronics TechniqueMar. 2024Vol. 47 No. 62024年3月15日第47卷第6期0 引 言单指令流多数据流(Single Instruction MultipleData, SIMD )是计算机处理器中的一种指令集架构,主要用于执行并行计算[1]。
为提升CPU 的图形图像数据处理能力,SIMD 架构被广泛应用于各种类型的计算机处理器中,包括常见的桌面和移动设备处理器[2‐3]。
申威是我国自主设计、具有完全自主知识产权的64位字长Load/Store 型RISC 架构多核处理器[4]。
经过多年发展,申威形成了Core3B 核心处理器指令系统,包括基本指令系统和SIMD 扩展指令系统。
所有指令均采用定长的32位格式,支持32位单精度和64位双精度浮点运算,支持256位单指令流多数据流(SIMD )的短向量运算,通过指令集适配优化,可以大幅度提升系统性能。
尽管H.265已发布多年,但H.264仍是目前市场应用最广泛的视频编解码标准[5]。
对该编解码算法的结构并行性研究,主要集中在X86和ARM 平台上[6‐7],而在国产化CPU 平台上的相关研究还不多见[2],大部分为针对解码器或滤波模块的优化工作。
文献[8]介绍了基于开DOI :10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.06.008引用格式:黄朴,刘世巍,张昊,等.基于申威SIMD 指令的H.264编码优化[J].现代电子技术,2024,47(6):49‐54.基于申威SIMD 指令的H.264编码优化黄 朴, 刘世巍, 张 昊, 王 聪(中电科申泰信息科技有限公司, 江苏 无锡 214000)摘 要: 国产化申威处理器出现较晚,其在多媒体领域中的性能还不突出,同时通用处理器中的单指令流多数据流(SIMD )因能有效提升并行处理能力而受到处理器厂商的青睐。
为提高国产化自主平台申威架构的多媒体处理能力,结合申威架构Core3B 体系的SIMD 指令系统,提出一种基于申威架构的SIMD 指令集H.264编码优化方法。
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ARM平台下H.264解码器的优化
随着移动计算技术的发展,视频播放应用已经出现在越来越多的嵌入式设备。
2003年联合视频工作组JVT(Joint Video Team)提出了H.264标准,该标准凭借其优秀的视频压缩效率已经成为当今工业界的标准。
然而该标准的复杂度较高,这使得H.264应用于硬件运算能力有限的嵌入式设备上变得十分困难。
因此,对H.264解码器进行优化使其可以较好的应用于嵌入式设备变得十分必要。
本文首先了介绍了H.264标准视频编解码的基本原理,通过对H.264编解码中的各个模块的作用及其复杂度的分析,得到了各个模块在整个解码过程中所占的比例。
其次,本文对帧内预测模块进行了优化,使得平均编码速度提高7%以上,平均峰值信噪比下降不足2%;然后对运动估计模块进行优化,使得峰值信噪比提
高0.7%,码率仅下降00.7%。
最后,本文基于ARM体系对JM10.1解码器做了C语言级别的优化工作并提出一些改进方法,内容包括对运算、循环、输入输出等部分进行了代码重写,从而减少了解码器的尺寸了,提高了解码器的工作效率。
实验结果表明优化后的解码速度有了显著的提高。