文档介绍：课程结业论文 TM1300 DSP 系统以太网通信接口的设计课程名称: DSP 原理及应用任课教师: 许善祥所在学院: 信息技术学院专业: 电气工程及其自动化班级: 电气( 2 )班学生姓名: 学号: 中国· 大庆 20 15年5月-1- DSP 技术在计算机工程中的应用基于 DSP 的 MPEG4 视频编码技术研究与实现摘要视频编码是多媒体通信中的核心技术, 它不但关系到通信带宽, 也关系到通信过程中的图像质量。随着多媒体技术在网络的广泛应用,视频编码技术更加显得重要。与之相适应, 各种多媒体数据压缩编码标准也在不断地发展和完善。 MPEG .4 是现在最重要最有影响的多媒体数据编码国际标准之一。基于对象的编码思想使其具有高压缩比、可扩展性、可交互性等许多特点。 ADI 公司的 Blacfin 系列的 DSP 在图像处理方面有其出色的表现和较低的价格而获得关注。本文基于 ADSP . BF561 DSP 的特点, 探讨了 MPEG .4在 BF561 上的视频数据的实时编码的实现。本论文首先系统介绍了 MPEG .4 编码的特点以及选用 BF561 的原因,接着分析了 MPEG .4 的主要技术,并介绍了 MPEG .4 简单编码框架编码器的软件实现方案, 给出了方案流程图,在 VC++ 环境下用 C 语言实现了 MPEG .4 简单框架的视频压缩功能。其次,研究了核心算法 DCT 变换和运动估计的优化算法,通过分析运动向量的分布相关性,结合提前中止准则,提出了基于起点预测的改进菱形运动估计算法。另外根据 BF561 双核的特点,设计了一种基于宏块层并行算法。最后,本文从硬件平台特征出发,在存储器设置、 DMA 控制和代码等方面对编码方案进行优化。经本方案优化后, 编码器的编码效果得到很大的提高,能够在 BF561 处理器上实现 CIF 格式 30帧/秒的码率,达到预期的目标。第一章绪论 课题提出 21 世纪的人类社会将是信息化社会,数字化后的信息,尤其是数字化后的视频信息具有海量数据性, 它给信息的存储和传输造成很大的困难, 己成为人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。 1895 年电影的诞生第一次将视频信号带给了人类社会,随着电视的发明和普及, 视频信号走进了千家万户。数字技术的广泛应用,对视频信号的存储和传输带来了一次革命,但是从模拟转换到数字的原始视频信号的数据量是惊人的,单纯地靠提高存储容量或信道传输速率的做法是不切实际的,以传输未经处理的标准清晰度电视(SDTV , Standard Definition Television) 的图像格式为例, 704 像素( 水平)*480 像素( 垂直) ,帧频 60HZ /隔行扫描,其每秒的数据量是: 704*480*30*1 . 5(4 : 2: 0)=15206400Bytes 。更不用说, 现在流行的高清电视(HDTV , Hign Definition Television) , 其数据量是标清的 5 倍多, 这显然远远超出了目前 Intemet 通信信道的能-2- 力, 而且直接把未经处理的视频数据发送到通信信道上, 也是对通信带宽的极大浪费。因此, 研究有效的视频压缩编码方法具有很重要的现实意义。视频压缩编码技术是多媒体应用的核心技术,对视频编码的研究已成为信息技术领域的研究重点,并制定了一系列的视频标准。其中 MPEG-4 利用很窄的带宽【 l 】,使用帧重建技术,压缩数据,以最少的代价获得最佳的图像质量。因此,其广泛应用于实时、高效、适合网络传输等特点的领域,如数字监控、可视电话和手机视频等。本课题设计了实时 MPEG .4 视频编码系统,能够实现 CIF 格式(352*288) 数据每秒 30 帧的处理能力,结合该系统功耗低、体积小、性价比突出的特点,在进一步改进的基础上,具有广阔的工程应用前景。 1. 2 数字视频编码发展历程第一代编码方法。 1948 年 Oliver 提出了第一个编码理论~脉冲编码调制(PCM , Pulse Coding Modulation) 。同年 Shannon 的经典论文《通信的数学原理》中首次提出并建立了信息率失真函数概念; 1959 年 Shannon 进一步确立了码率失真理谢 21 。以上工作奠定了经典信息编码的理论基础,在此基础上视频编码理论和技术取得了长足的发展,其主要的编码方法有: 预测编码、变换编码和统计编码, 也称为三大经典编码方法。其中预测编码的基本思想是: 根据数据的统计特性得到预测值,然后传输图像像素与其预测值的残值信号,使传输的码率降低,达到压缩的目的。变换编码的基本思想是: 由于数字图像像素间存在高度相关性, 因此可以进行某种变换来消除这种相关性。变换编码不直接对空域图像像素编码, 而是