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更新時間：2016-12-06 15:41:05瀏覽次數(shù)：715
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視頻PILZ編碼器在DSP上的實現(xiàn)
隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化多媒體信息的存儲和傳輸成為一個研究熱點，數(shù)字化的多媒體信息尤其是視頻信息具有海量數(shù)據(jù)性，必須對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮方能有效地存儲和傳輸。以傳輸未經(jīng)處理的高清晰度電視的視頻數(shù)據(jù)為例，每秒的信息量可高達1G比特，這顯然遠遠超出了目前Internet通信信道的能力，而且直接把未經(jīng)處理的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到通信信道上，也是對通信帶寬的極大浪費。因此，研究和開發(fā)新型、有效的視頻壓縮編碼方法具有很重要的現(xiàn)實意義。
視頻PILZ編碼器在DSP上的實現(xiàn)
在目前的圖像壓縮系統(tǒng)中，由于采用的視頻壓縮算法比較復雜，運算量很大，用軟件方法實現(xiàn)一般都難以滿足實時性要求，因此，該類系統(tǒng)多采用硬件實現(xiàn)。在硬件實現(xiàn)方法中，視頻處理芯片盡管視頻處理能力比較強，但是其靈活性差的缺點，大大限制了其應用的范圍，而通用高性能數(shù)字信號處理芯片(DSP)，由于其軟件設(shè)計靈活度大、環(huán)境適應能力強，得到廣泛使用。其中TI公司的C6000系列，更以其處理能力強、對外接口靈活、開發(fā)工具齊全等特性，被大多數(shù)嵌入式圖像實時壓縮系統(tǒng)所采用。由于PILZ編碼器視頻PILZ編碼器應用環(huán)境比較特殊，要求視頻PILZ編碼器在功能上必須滿足多種位率，多種圖像分辨率，并且能夠按不同方式處理彩色圖像和灰度圖象，壓縮的幀率可調(diào)，同時還要具備一定的信源容錯能力。要實現(xiàn)這樣一個滿足多種需求的視頻PILZ編碼器，目前現(xiàn)有的視頻壓縮芯片是無法滿足需求的，所以，只有選擇通用的高性能數(shù)字信號處理(DSP)芯片。由于在視頻處理能力上，通用DSP芯片和視頻處理芯片還存在一定的差距，因此，要達到視頻處理芯片實現(xiàn)的性能，就必須針對DSP芯片的硬件特點，對視頻編碼結(jié)構(gòu)和軟件壓縮算法進行優(yōu)化改進，以彌補DSP芯片在處理能力方面的不足。此外，由于PILZ編碼器應用的環(huán)境是比較惡劣的，傳統(tǒng)的可變長碼字(VLC)的容錯能力很差，一旦出現(xiàn)錯誤，預測編碼的機制將會導致錯誤在連續(xù)多幀間蔓延，極大的影響解碼圖像的主觀質(zhì)量，因此，在視頻PILZ編碼器中進行簡單、有效的信源容錯也是十分必要的?；谝陨蠋c考慮，PILZ編碼器在如下三方面做了相關(guān)工作：在視頻編碼結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)的視頻編碼方案都是以幀為編碼單位，該結(jié)構(gòu)盡管處理簡單，但是影響PILZ編碼器在DSP上的運行效率。因為DSP內(nèi)部的存儲空間比較有限，不能夠容納整幀的圖像數(shù)據(jù)，所以大量的圖像數(shù)據(jù)就必須存儲在外部存儲器上，而在速度上，DSP與外存的差別又很大，于是導致DSP大部分時間堵塞在對外存的訪問上，運行效率很差。為此，PILZ編碼器提出一種基于GOMB的視頻編碼方案，把整幀劃分成多個宏塊組GOMB，以GOMB為編碼單位，這樣就可以把每一GOMB的圖像數(shù)據(jù)*放在DSP芯片內(nèi)部進行處理，既減少了與外部存儲器的大量交互，又充分利用了片內(nèi)的高速存儲資源。此外，GOMB數(shù)據(jù)從外存到內(nèi)存的數(shù)據(jù)搬運還可以借 助DMA在后臺操作，實驗結(jié)果表明該方案大大提高了DSP的編碼效率。在視頻壓縮算法上，由于僅PILZ編碼器中的量化部分就占用總編碼時間的47％，可見，研究適合DSP硬件特點的量化算法對提高整個PILZ編碼器效率至關(guān)至要。標準量化算法在 DSP上實現(xiàn)時存在如下問題：由于DSP內(nèi)部沒有提供硬件除法部件，導致以傳統(tǒng)除 法操作為基礎(chǔ)的量化方法效率很差；量化器結(jié)構(gòu)復雜，不但沒有明顯改善圖像編碼 質(zhì)量，而且還影響DSP性能。針對以上問題，PILZ編碼器提出一種適合DSP硬件特點的量化 方案，通過構(gòu)造合適的量化矩陣，用移位來代替除法，實現(xiàn)了一步量化；同時，對不同 的視頻編碼塊類型，采用不同的量化策略，避免了統(tǒng)一量化引起的圖像質(zhì)量下降。
視頻PILZ編碼器在DSP上的實現(xiàn)
實驗結(jié)果表明：該方案不僅大大提高了PILZ編碼器的量化效率，而且明顯改善了編碼圖像的主、客觀質(zhì)量，性能優(yōu)于MPEG標準量化算法。在信源容錯上，PILZ編碼器深入研究了具有錯誤恢復能力的可逆變長編碼（RV卜C）技術(shù)，并對常用的RVLC碼字構(gòu)造方法進行了詳細的分祈，通過分析這些方法的優(yōu)缺點，結(jié)合 特定的應用，提出一種基于RLP分布特性的RVLC碼表生成方法， 它包括三部分：特征圖像eP統(tǒng)計分布特性的分析、基于UVLC的RVLC碼字的構(gòu)造 和基于RLP統(tǒng)計特性的RVLC碼字分配。利用該方法能夠根據(jù)特征圖像的RLP統(tǒng)計分 布，生成一個易解碼、效率高、容錯能力強的RVLC碼表。實驗結(jié)果表明：該碼表不但 能夠降低解碼端存儲資源占用度，而且能夠明顯改善高誤碼率環(huán)境下的解碼圖像質(zhì)量。
