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ADSP-BF561的 H.264视频编码器的实现
2008年7月30日 12:39  泰尔网  

    1硬件平台

    1.1ADSP-BF561处理器

    Blackfin561是Blackfin系列中的一款高性能定点DSP视频处理芯片。其主频最高可达750MHz,其内核包含2个16位乘法器MAC、2个40位累加器ALU、4个8位视频ALU,以及1个40位移位器。该芯片中的2套数据地址产生器(DAG)可为同时从存储器存取双操作数提供地址,每秒可处理1200M次乘加运算。芯片带有专用的视频信号处理指令以及100KB的片内L1存储器(16KB的指令Cache,16KB的指令SRAM,64 KB的数据Cache/SRAM,4 KB的临时数据SRAM)、128 KB的片内L2存储器SRAM,同时具有动态电源管理功能。此外,Blackfin处理器还包括丰富的外设接口,包括EBIU接口(4个128 MB SDRAM接口,4个1MB异步存储器接口)、3个定时/计数器、1个UART、1个SPI接口、2个同步串行接口和1路并行外设接口(支持ITU-656数据格式)等。Blackfin处理器在结构上充分体现了对媒体应用(特别是视频应用)算法的支持。

    1.2基于ADSP-BF561的视频编码器平台

    Blackfin561视频编码器的硬件结构如图1所示。该硬件平台采用ADI公司的ADSP-BF561EZ-kitLite评估板。此评估板包括1块ADSP-BF561处理器、32MB SDRAM和4 MB Flash,板中的AD-V1836音频编解码器可外接4输入/6输出音频接口,而ADV7183视频解码器和ADV7171视频编码器则可外接3输入/3输出视频接口此外,该评估板还包括1个UART接口、1个USB调试接口和1个JTAG调试接口。在图1中,摄像头输入的模拟视频信号经视频芯片ADV7183A转化为数字信号,此信号从Blackfin561的PPI1(并行外部接口)进入Blackfin561芯片进行压缩,压缩后的码流则经ADV7179转换后从ADSP-BF561的PPI2口输出。此系统可通过Flash加载程序,并支持串口及网络传输。编码过程中的原始图像、参考帧等数据可存储在SDRAM中。

    2H.264视频压缩编码算法的主要特点

    视频编解码标准主要包括两个系列:一个是MPEG系列,一个是H.26X系列。其中MPEG系列标准由ISO/IEC组织(国际标准化组织)制定,H.26X系列标准由ITU-T(国际电信联盟)制定。I-TU-T标准包括H.261、H.262、H.263、H.264等,主要用于实时视频通信,如电视会议等。

    H.264视频压缩算法采用与H.263和MPEG-4类似的、基于块的混和编码方法,它采用帧内编码(Intra)和帧间编码(Inter)两种编码模式。与以往的编码标准相比,为了提高编码效率、压缩比和图像质量,H.264采用了以下全新的编码技术:

    (1)H.264按功能将视频编码系统分为视频编码层(VCL,VideoCodingLayer)和网络抽象层(NAL,Network Abstraction Layer)两个层次。其中VCL用于完成对视频序列的高效压缩,NAL则用于规范视频数据的格式,主要提供头部信息以适合各种媒体的传输和存储。

    (2)先进的帧内预测,它对含有较多空域细节信息的宏块采用4×4预测,而对于较平坦的区域则采用16×16的预测模式,前者有9种预测方法,后者有4种预测方法。

    (3)帧间预测采用更多的块划分种类,标准中定义了7种不同尺寸和形状的宏块分割(16×16、16×8、8×16)和子宏块分割(8×8、8×4、4×8、4×4)。由于采用更小的块和自适应编码方式,故可使得预测残差的数据量减少,从而进一步降低了码率。

编 辑:马建华
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