基于Blackfin533的H.264編碼

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字視頻的應(yīng)用越來越廣泛,如DVD、網(wǎng)絡(luò)會議服務(wù)、數(shù)字電視等。在這些視頻處理與通信中,有效的視頻編碼是其關(guān)鍵技術(shù)。
　　H.264/AVC是ITU-T視頻編碼專家組和ISO/IEC運動圖像專家組聯(lián)合提出的最新一代的視頻編碼標準。H.264具有許多優(yōu)良的性能[1]:壓縮比更高,與現(xiàn)有編碼標準(H.263、MPEG-4 Simple Profile)相比,在相同視頻質(zhì)量下,能節(jié)省大約50%的碼流,圖像質(zhì)量更好,適應(yīng)性更廣,能較好地滿足實時(視頻會議)及非實時(存儲、廣播等)等各種應(yīng)用。在DSP上實現(xiàn)H.264的實時編碼具有較大的工程意義及經(jīng)濟價值。

1 H.264標準簡介及DSP平臺
1.1 H.264標準簡介

　　H.264是ITU-T和ISO/IEC聯(lián)合制定的最新的視頻編碼標準,于1997年由ITU-T提出,2003年3月形成最終標準草案。它包含了視頻壓縮領(lǐng)域的許多最新研究成果,主要采用了下面的技術(shù)[1]:
　　(1) 將編碼分為編碼層VCL(Video Coding Layer)和傳輸層NAL(Network Abstraction Layer)。將編碼層和傳輸層分離,有利于H.264的擴展。
　　(2) H.264采用了空域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測,共兩種預(yù)測模式:intra16×16和intra4×4。其中intra16×16有四種預(yù)測方式,intra4×4有九種預(yù)測方式。
　　(3) 對于幀間預(yù)測,增加了預(yù)測模式,共七種預(yù)測模式。預(yù)測塊從16×16可以最小細分為4×4。
　　(4) 增加了參考幀的數(shù)目,使預(yù)測更為準確。
　　(5) 將去塊效應(yīng)濾波放在編碼環(huán)內(nèi),提高圖像的主觀質(zhì)量。
　　(6) B幀可以作為參考幀,同時將圖像的解碼順序與顯示順序分離。
　　(7) 采用整系數(shù)變換,提高變換速度。
　　(8) 采用CAVLC、CABAC等新的熵編碼方法以提高編碼效果。
　　(9) 提高了碼流的抗誤碼能力,如對編碼數(shù)據(jù)進行分割,一幀圖像可以靈活地分為幾個slice等。

1.2 基于Blackfin533的DSP平臺

　　Blackfin533是ADI公司Blackfin系列中的一款高性能視頻處理芯片。其主頻最高能達600MHz,每秒可處理1200M次乘加運算。具有大量針對視頻的專用指令,可以并行處理多條指令。
　　從總體上看,Blackfin533分為內(nèi)核和系統(tǒng)接口兩大部分。內(nèi)核指處理器、L1存儲器、事件控制器、內(nèi)核定時器等;系統(tǒng)接口指SPORT接口、PPI接口、SPI接口、外部存儲控制器、DMA控制器及與它們接口的外部資源等。
　　Blackfin533開發(fā)平臺原理圖如圖1所示。攝像頭輸出的模擬視頻信號經(jīng)7113視頻芯片轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,此信號從Blackfin533的PPI接口進入Blackfin533,壓縮后的碼流由PCI橋傳給PC機。此系統(tǒng)通過Flash啟動,編碼過程中的原始圖像、參考幀及其他變量存儲在SDRAM中。
　　圖2為H.264編碼系統(tǒng)的視頻輸入模塊。7113芯片從視頻端子讀入攝像頭輸出的模擬信號,通過并口將數(shù)字信號輸出給Blackfin533。Blackfin533通過I2C總線對7113進行配置,使其輸出YUV模式、ITU656模式及增強ITU656模式等。


?????????????? 圖1 Blackfin533平臺總體框架圖

???????????????????? 圖2 視頻輸入模塊?
???????????
???????????????? 圖3 H.264編碼模塊圖