基于DM6446的視頻編碼器的硬件設(shè)計(jì)

h.264/avc是itu-t和iso/iec兩大國(guó)際組織共同制定的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。指數(shù)哥倫布編碼是熵編碼的重要主要組成模塊,對(duì)從碼流中提取的句法元素進(jìn)行編碼。它與基于上下文自適應(yīng)的可變長(zhǎng)編碼(cavlc)或基于上下文自適應(yīng)的算術(shù)編碼(cabac)共同構(gòu)成了熵編碼。本文全面介紹了指數(shù)哥倫布的基本原理及本設(shè)計(jì)中指數(shù)哥倫布編碼的句法元素,重點(diǎn)闡述了指數(shù)哥倫布編碼器的硬件實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)能滿足分辨率為1920×1080的視頻序列的實(shí)時(shí)編碼對(duì)質(zhì)量和速度的要求。

簡(jiǎn)要介紹了tms320dm6446芯片,并采用該芯片設(shè)計(jì)了一款視頻會(huì)議終端。該系統(tǒng)在滿足視頻會(huì)議實(shí)時(shí)性要求的情況同時(shí),可獲得更高的圖像質(zhì)量。

本文結(jié)合c64系列dsp芯片的特點(diǎn),討論基于tms320dm642dsp的mpeg-4視頻實(shí)時(shí)編碼算法實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化方法。優(yōu)化通過修改適于dsp的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),有效地分配片上核心內(nèi)存,合理應(yīng)用edma、緩存cache、線性匯編、軟件流水、ccs優(yōu)化工具等多種方法綜合來完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,這些方法提高了程序的并行性和存儲(chǔ)器的訪問效率,優(yōu)化過的編碼器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼。

設(shè)計(jì)了一種用fpga實(shí)現(xiàn)mpeg-4編碼器方案。為進(jìn)一步提高編碼的效率,在算法和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化。提出了帶有判全零系數(shù)的loeffler快速dct算法,并采用"十字"形運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法,設(shè)計(jì)了高度并行、緊湊流水線的fpga實(shí)現(xiàn)方案。用veriloghdl硬件描述語言編寫了代碼,在quartusii集成開發(fā)環(huán)境下,進(jìn)行了fpga(field-programmablegatearray)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)編碼高效,符合實(shí)時(shí)視頻通信的需求。可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)視頻通信和遠(yuǎn)程無線監(jiān)控等領(lǐng)域。

在ti最新的davinci處理器tms320dm6467開發(fā)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了h.264視頻編碼的移植。重點(diǎn)闡述了davinci平臺(tái)的特點(diǎn)及開發(fā)方法,分析了h.264的移植過程中遇到的難點(diǎn),解決了該芯片內(nèi)部dsp端和arm端之間的雙核通信及h.264視頻編碼程序在雙核系統(tǒng)中分割等問題。

在tms320dm642dsp平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了mpeg-4視頻編碼器,并從算法改進(jìn)、c代碼優(yōu)化、匯編代碼優(yōu)化等幾個(gè)層次對(duì)編碼器進(jìn)行優(yōu)化,以減小程序代碼的復(fù)雜度和運(yùn)算量,改善軟件并行性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化后的編碼速度提高了10倍以上,該編碼器可以實(shí)時(shí)編碼cif格式的視頻序列.

以ti公司生產(chǎn)的基于達(dá)芬奇技術(shù)的最先進(jìn)的媒體處理器tms320dm6467作為核心處理器。該設(shè)計(jì)根據(jù)tms320dm6467內(nèi)部的視頻編解碼模塊、以太網(wǎng)模塊與vpif視頻接口,采用多路視頻解碼器tvp5158與千兆以太網(wǎng)收發(fā)器et1011c,建立了移動(dòng)視頻服務(wù)器的輸入與輸出系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)視頻的采集與發(fā)送。

詳細(xì)闡述了針對(duì)adsp-bf561雙核dsp芯片的h.264視頻編碼算法進(jìn)行優(yōu)化的具體方法。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,優(yōu)化后的編碼器性能得到了全面提升,可以實(shí)現(xiàn)基于adsp-bf561雙核平臺(tái)上的4cif視頻實(shí)時(shí)編碼。

視頻編碼器的對(duì)比和選擇 本文來自hulu全球高級(jí)研發(fā)經(jīng)理、視頻編解碼與傳輸領(lǐng)域資深專家傅德良在 livevideostackcon2018熱身分享，并由livevideostack整理而成。在分享中，傅德良以 hulu實(shí)踐為基礎(chǔ)，介紹了視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)與視頻編碼器間的紛爭(zhēng)以及視頻編碼器對(duì)比中的 常見誤區(qū)。 大家好，我是傅德良，在hulu主要負(fù)責(zé)的團(tuán)隊(duì)是在做音視頻編解碼和傳輸相關(guān)的一些優(yōu) 化和開發(fā)的工作，很高興跟大家聊一聊對(duì)于視頻編碼器的對(duì)比和選擇。 主要內(nèi)容分為以下三個(gè)方面： 1，紛爭(zhēng)的視頻標(biāo)準(zhǔn)與視頻編碼器 2，視頻編碼器對(duì)比中的常見誤區(qū) 3，選擇最合適的視頻編碼器 由于今天的熱身分享時(shí)間相對(duì)比較有限，所以今天主要會(huì)講常見誤區(qū)這一塊，關(guān)于選擇最 合適的視頻編解碼器這個(gè)領(lǐng)域，更多的會(huì)在10月份的livevideostackcon2018正式分享 中進(jìn)行介紹。 前言

介紹了在tms320dm6446dsp平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)avs視頻編碼器的算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。在軟件整體設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)等算法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn);同時(shí)針對(duì)平臺(tái)特點(diǎn)給出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,主要包括提高代碼并行性及存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)搬移的優(yōu)化。測(cè)試結(jié)果表明,通過優(yōu)化,在保證圖像質(zhì)量損失較小的情況下,編碼器的編碼速率有顯著提高。

基于高速定點(diǎn)dsp處理器tms320dm642,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款嵌入式實(shí)時(shí)h.264視頻編碼器,提出了局部自適應(yīng)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法.采用c64xcpu的軟件優(yōu)化技術(shù),解決了視頻編碼的實(shí)時(shí)性問題.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,h.264編碼器對(duì)分辨率為320×288yuv格式視頻信號(hào)的編碼速率達(dá)到每秒13幀以上,且具有極低的碼流速率和較高的圖像編碼質(zhì)量.

文中詳細(xì)闡述了針對(duì)adsp-bf561雙核dsp芯片的mpeg-4視頻編碼算法的優(yōu)化方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,優(yōu)化后的編碼器性能得到了全面提升,實(shí)現(xiàn)了基于adsp-bf561雙核平臺(tái)上的4cif視頻實(shí)時(shí)編碼。

針對(duì)多媒體傳輸過程中需要對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、編碼和解碼的問題,本文提出了一種硬件上基于dm642進(jìn)行設(shè)計(jì)、軟件上基于mpeg-4進(jìn)行編解碼的視頻編解碼器實(shí)現(xiàn)方案,mpeg-4視頻和音頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,有效地解決了視頻數(shù)據(jù)量大與數(shù)字存貯媒體和通信帶寬小的矛盾,大大提高了視頻通信的交互能力和編碼效率,解碼后處理過程中采用的去振鈴濾波器提高了接收數(shù)據(jù)質(zhì)量.

該文以ti公司tms320dm642dsp為核心處理器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)符合mpeg標(biāo)準(zhǔn)的低碼率實(shí)時(shí)視頻編碼器。主要特色是:提出并實(shí)現(xiàn)了中心三步搜索和菱形搜索相結(jié)合的方法進(jìn)行快速運(yùn)動(dòng)搜索:提出并實(shí)現(xiàn)了一種新的全零塊預(yù)先判別方法;針對(duì)dsp系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及指令特點(diǎn)對(duì)編碼過程中的運(yùn)算密集部分進(jìn)行專門優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明.該文提出的快速運(yùn)動(dòng)搜索算法性能優(yōu)于中心三步搜索算法。全零塊預(yù)先判別機(jī)制在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)能有效減小運(yùn)算量并降低碼率。

介紹了xilinx公司的32位軟核處理器microblaze的結(jié)構(gòu),分析了國(guó)家音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)avs的技術(shù)特點(diǎn),簡(jiǎn)述了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的avs視頻編碼器的體系結(jié)構(gòu)及軟硬件劃分,重點(diǎn)闡述了在此體系中microblaze處理器及相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)。

機(jī)載視頻圖像種類多樣,要求編碼器具備很高的處理能力和靈活性。設(shè)計(jì)一種基于dsp和fpga的編碼器,通過對(duì)h.264/avc算法進(jìn)行適當(dāng)修改,實(shí)現(xiàn)dsp和fpga并行流水處理。fpga作為dsp的協(xié)處理器,完成子像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)和幀內(nèi)模式預(yù)測(cè)功能,大大降低了dsp的計(jì)算負(fù)載。經(jīng)測(cè)試,設(shè)計(jì)的編碼器可以實(shí)現(xiàn)1路高清視頻(hdtv:1280×720,30幀/s)或者2路標(biāo)清視頻(sdtv:720×576,25幀/s)的實(shí)時(shí)編碼。同時(shí),fpga還可以完成遙測(cè)數(shù)據(jù)與視頻碼流的融合打包傳輸,簡(jiǎn)化了機(jī)上遙測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

基于以太網(wǎng)AVB技術(shù)的音視頻編碼器設(shè)計(jì)

文章提出了一種基于tms320dm642的視頻會(huì)議終端硬件設(shè)計(jì)方案。視頻會(huì)議終端主要包括dm642最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電源模塊的設(shè)計(jì),視頻輸入模塊的設(shè)計(jì),usb傳輸接口模塊的設(shè)計(jì)等,同時(shí)介紹了終端硬件的調(diào)試過程。終端通過硬件對(duì)采集的視頻進(jìn)行壓縮編碼,減輕了電腦cpu的工作負(fù)擔(dān),能夠傳輸高清晰度的視頻信號(hào),實(shí)現(xiàn)了便攜、穩(wěn)定、靈活的移動(dòng)視頻會(huì)議終端平臺(tái)。

針對(duì)高清視頻龐大的數(shù)據(jù)量以及h.264編碼器復(fù)雜的編碼結(jié)構(gòu)引起的低編碼速率的問題,對(duì)影響算法編碼速率的原因進(jìn)行了深入分析,并設(shè)計(jì)了高效的多核并行方案,進(jìn)而充分利用tms320c6678的多核性能,并結(jié)合tms320c6678的運(yùn)算存儲(chǔ)特性,對(duì)h.264編碼器進(jìn)行了多方面的優(yōu)化,最終使h.264編碼器對(duì)720p高清視頻序列編碼速率從1.2fps增加到27.2fps,更加貼近于實(shí)際應(yīng)用。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)平臺(tái),提出可重構(gòu)視頻編碼(rvc)的硬件實(shí)現(xiàn)方案.為提高系統(tǒng)吞吐量和功能單元(fu)的可重用及可擴(kuò)性,提出分層的、多顆粒度并存的、可重用的功能單元設(shè)計(jì)方法;為重構(gòu)的簡(jiǎn)單性及降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,提出在功能單元之間采用不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)作為數(shù)據(jù)連接方式.最終實(shí)現(xiàn)支持h.264/avc和avs的全i幀可重構(gòu)視頻編碼器.結(jié)果表明,該編碼器在xilinxvirtex-5330上能夠分別實(shí)現(xiàn)h.264/avc標(biāo)準(zhǔn)下25幀及avs標(biāo)準(zhǔn)下37幀1920×1080視頻的實(shí)時(shí)編碼,比2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)代價(jià)降低了33%.

rohm面向監(jiān)視攝像頭和家居安全設(shè)備、汽車行駛記錄儀等安裝有相機(jī)模塊的設(shè)備，開發(fā)了內(nèi)置霧圖像處理功能的視頻編碼器icbu6521kv。

根據(jù)avs標(biāo)準(zhǔn)中幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法的特點(diǎn),提出了一種應(yīng)用于avs高清實(shí)時(shí)編碼器的幀內(nèi)預(yù)測(cè)硬件設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)中將亮度和色度預(yù)測(cè)共用一個(gè)預(yù)測(cè)單元,采用6路數(shù)據(jù)并行流水處理的結(jié)構(gòu),提高了處理速度。同時(shí)在分析avs幀內(nèi)預(yù)測(cè)各模式算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合移位寄存器操作實(shí)現(xiàn)各模式運(yùn)算單元的進(jìn)一步資源共享,簡(jiǎn)化了參考數(shù)據(jù)選擇機(jī)制,減少資源消耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)完全能夠滿足高清視頻圖像(1920×1080,30f/s(幀/秒))實(shí)時(shí)編碼要求。