基于TMS320DM6446的H.264編碼器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

作者：時(shí)間：2011-03-05 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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1 編碼器C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)調(diào)整
PC平臺(tái)上用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的編碼器在DSP平臺(tái)上的編碼幀率（fps）非常低，平均2s才能編完一幀，其主要原因是無(wú)法利用DSP的并行處理機(jī)制。因此針對(duì)C64x+的特點(diǎn)，將程序中對(duì)流水線操作影響較大的循環(huán)拆分成若干小循環(huán)實(shí)現(xiàn)。對(duì)編碼器運(yùn)行速度影響較大的模塊，如sad的計(jì)算，DCT變換等采用CCS自帶的圖像庫(kù)以提高編碼效率。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150985.htm

2 DSP端的內(nèi)存配置
由于視頻編碼的數(shù)據(jù)存取量較大，而 DAVINCI_EVM提供了256M的外部存儲(chǔ)器DDR2，因此通過(guò)對(duì)DSP/BIOS的設(shè)置將外部存儲(chǔ)器設(shè)置為DDR2，并將可執(zhí)行的C代碼及C代碼的堆存入外部存儲(chǔ)器中。

3 對(duì)DSP端BOOT的設(shè)置
由于TM320DM6446采用雙核的設(shè)計(jì)，ARM端只負(fù)責(zé)整個(gè)工程的控制而不參與編碼算法的具體實(shí)現(xiàn)。為了保證編碼算法能在DSP端無(wú)中斷的全速運(yùn)行，需要對(duì)ARM端進(jìn)行屏蔽，并通過(guò)對(duì)DAVINCI_EVM跳線的設(shè)置使DSP端自BOOT。

通過(guò)以上步驟，編碼器效率雖然有所提高，但仍無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性的要求，因此必須結(jié)合DM6446本身的特點(diǎn)對(duì)編碼器算法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

編碼器的優(yōu)化
本文對(duì)H.264算法的優(yōu)化主要有兩個(gè)方面：1）對(duì)算法中耗時(shí)較多的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊進(jìn)行優(yōu)化；2）對(duì)DSP的數(shù)據(jù)搬移進(jìn)行優(yōu)化。

1 對(duì)編碼器算法運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊的優(yōu)化
由于DSP硬件資源有限，因此有必要對(duì)H.264編碼器中所耗時(shí)間較多的模塊進(jìn)行優(yōu)化，表1為H.264各模塊復(fù)雜度比較。

由表1可見，運(yùn)動(dòng)估計(jì)占了一半左右的時(shí)間。運(yùn)動(dòng)估計(jì)復(fù)雜度高的主要原因是采用了全搜索算法，雖然精度非常高，但帶來(lái)了大量的計(jì)算量。針對(duì)這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)在已有的菱形搜索算法基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

為了減少靜止宏塊被編碼以及大模板搜索所帶來(lái)的運(yùn)算量，在用菱形算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)搜索之前，以待編碼宏塊周圍已編碼宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量信息及SKIP狀況為依據(jù)預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊是否使用SKIP模式編碼。當(dāng)待編碼宏塊為非靜止宏塊時(shí)，再根據(jù)周圍已編碼宏塊的SAD值預(yù)測(cè)當(dāng)前宏塊的運(yùn)動(dòng)劇烈程度，若是運(yùn)動(dòng)平緩的宏塊則直接使用小模板進(jìn)行搜索。只有當(dāng)待編碼宏塊被判定為劇烈運(yùn)動(dòng)的宏塊時(shí)才進(jìn)行大模板搜索。由于多次的大模板搜索循環(huán)帶來(lái)較大的計(jì)算量，因此在進(jìn)行大模板搜索之前首先根據(jù)周圍宏塊的信息對(duì)最大搜索次數(shù)MaxNum進(jìn)行預(yù)估值。當(dāng)大模板的搜索次數(shù)大于MaxNum時(shí)直接跳轉(zhuǎn)至小模板搜索。此流程設(shè)計(jì)可使靜止宏塊和運(yùn)動(dòng)平緩的宏塊不進(jìn)入運(yùn)算量大的大模板搜索環(huán)節(jié)。優(yōu)化后的菱形算法流程如圖3所示。