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TMS320C6201在MPEG-4视频解码器中的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:TMS320C6201是美国TI公司生产的一种高性能数字信号处理器。本文介绍如何利用1片TMS320C6201数字信号处理器实现MPEG-4SVP视频解码,并讨论解码器的结构,算法、存储器分配以及程序的优化等问题,最后给出该解码器总体特性表。
  关键词:TMS320C6201视频压缩MPEG-4VOPMBIDCT运动补偿
  
  引言
  
  随着网络和多媒体技术的发展,视觉通信的重要性和需求急剧增加,如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视音频通信等。随之而来的是视频压缩技术的迅速发展和视频压缩标准的不断推出。国际运动图像编码专家组(MPEG)先后推出了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4.MPEG-4是由国际运动图像专家组于1998年11月制定的。它是一个面向多媒体应用的压缩标准,其应用覆盖范围远大于MPEG-1和MPEG-2等标准。从移动可视电话到专业视频编辑,既支持自然图像,也支持计算机合成图像。最重要的是它支持交互功能。这是由于MPEG-4采用了与其它标准不同的、基于对象的图像描述方式。目前,国内有关MPEG-4应用技术的研究及开发的工作正在悄然兴起。笔者在研究了MPEG-4视频标准之后,充分利用TMS320C6201的硬件资源和软件优化,实时实现了嵌入式MPEG-4视频解码器。
  
  1MPEG-4视频码流及主要算法
  
  MPEG-4采用了基于对象的压缩编码技术。在编码前,首先要对视频序列进行分析,从原理图像中分割出各个视频对象,然后南分别对每个视频对象单独编码。每个对象都有自己的形状信息(shape)、运动信息(motion)、纹理信息(texture)。对视频对象的编码就是对这3种信息进行编码。MPEG-4通过运动预测和运行补偿来去除连续帧之间的时间冗余。运动预测与运动补偿的精度可以为整像素、半像素或1/4像素,另外还增了重叠运动补偿方式。与形状相关算法有:基于邻近信息的算术编码、水平和垂直填补、扩张填补等。与纹理编码相关的算法有:离散余弦变换(DCT)、量化、DCT系数的DC/AC差分预测、Zig-Zag扫描、游程编码、霍夫曼变长编码等。
  
  笔者实现的是MPEG-4的SVP(SimpleVisualProfile)视频解码。视频序列全部为矩形,所以不存在任意形状编码。视频序列按照视频对象层VOL(VideoObjectLayer)、视频对象平台VOP(VideoObjectPlane)、宏块MB(MacroBlock)视顺序编成一串码流。1个VOL中包含多个VOP,1个VOP中包含多个MB。MB是码流中的基本单位。MB又分为帧内MB(intraMB)、帧间MB(imterMB)。帧间4VMB(inter4VMB)等几种。在I-VOP中,所有的宏块都是intraMB。P-VOP中宏块有多种可能,可以是intraMB、interMB或inter4VMB。P-VOP中的interMB或inter4VMB的码流描述如下:
  
  MB码流=MB形状+MB头信息+MV+DCT纹理信息(Y1+Y2+Y3+Y4+U+V)
  
  由于是矩形帧,所以无形状编码MBshape部分。
  
  MB头信息中主要包括4个参数:not_coded(本MB是否编码的标志位)、mcbpc(色度块U和V是否编码的标志位)、cbpy(亮度块Y1~Y4

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