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(多图) TMS320C6201在MPEG-4视频解码器中的应用

来源:单片机与嵌入式系统应用/作者:华北航天工业学院 李朝晖 北京理工大学 李冬梅 何佩琨?? 2008年01月09日 ?? 收藏0

  2.2 EVM板

  TMS320C6201 EVM板是一块带有PCI接口的插卡,除了可以插在计算机主板的PCI插槽上使用外,还可以外配电源作为独立的模块工作,并通过XDS510仿真器进行调试。该板上配有1片TMS320C6201 DSP,最高工作在160MHz。

  EVM板上提供的片外存储器包括1组64Kbit×32(256KB)、133MHz的SBSRAM,配置成CE0;2组4MB、100MHz的SDRAM,分别配置成CE2和CE3;另外还可以通过板上的外部存储器接口(EMIF)扩展存储空间,这些扩展存储器配置成CEI。

  3 用TMS320C6201实现MPEG-4 SVP解码

  3.1 MPEG-4视频解码原理

  MPEG-4的一个VOP的解码过程如图1所示,解码器用这一过程从编码位流中恢复视频对象。不难看出,解码器主要由形状解码器、运动解码器和纹理解码器3部分组成。

  3.2 程序流程

  整个程序采用模块化设计,以优化C语言编程为主。限于篇幅,仅列出主程序流程(如图2所示)和MB解码流程(如图3所示)。

MPEG-4的一个VOP的解码过程如图

MB解码流程

  主程序在初始化后,首先从码流中解出VOL和VOP的头,然后根据这些头信息以宏块为单位进行解码。MB解码单独做成函数,也是首先解出头信息,据此判断出宏块类型:帧内MB、帧间MB或帧间4VMB。帧内MB解码是以1块为单位作纹理解码,解出的纹理值在block[6][64]中,最后存入解码后宏块行缓存区内;2种帧间MB解码相同部分都是先解出运动矢量MV,根据MV进行运动补偿得到预测值存入解码后宏块行缓存区,再以块为单位进行纹理解码,解出残差值存入block[6][64]中,最后将block[6][64]加入到解码后宏块门缓存区中得到最后结果。不同的是,在解码MV时intraMB解出1个MV;而inter4VMB解出4个MV。因此,运动补偿时,一个按宏块做,一个按块做。另外还有一种情况,就是P-VOP中的MB没有被编码(not_coded=1),码流中没有此宏块的数据,应该MV=0、DCT系数全为0处理,即从前一帧同样位置处找到参考块作为当前宏块的结果。

  3.3 存储器分配

  MPEG-4 SVP解码器是在EVM板上编程实现的。由于TMS320C6201 DSP片内数据存储空量只有64KB,而图像处理的数据量非常大,因此,合理有效地分析存储空间是解码设计中的关键问题。内部64KB存储空间内开辟了一些空间用于暂存解码中常用的一些信息,具体设置如表1所列。

表1 内部数据存储器空间分配

内部数据存储器空间分配

  输入的压缩码流和解码后的视频输出都存储在片外。输入的压缩码流在程序开始前由PC机传输到EVM板的外部存储器中保存,解码时分批将数据通过DMA方式复制到片内。片内设置1个压缩码流缓存区。解码后的视频序列存放在外部存储器中,在内部缓存1个宏块行,每解完1个宏块行后,就用DMA传输到外部存储器中。

  3.4 程序优化

  (1)软件开发流程及开发工具

  整个程序的编写和调试按照C6000软件开发流程进行,流程分为:产生C代码、优化C代码和编写线性汇编程序3个阶段。使用的开发工具是TI的集成开发环境CCS(Code Composer Studio)。在CCS下,可以对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试(profile)等所有工作。

  (2)程序优化措施

  为使程序优化,采取如下措施:

  ①为编写出优化的C程序,在编程时尽量按照C6000环境下支持的优化C的方法进行编程,这样有助于C编译器产生高效的汇编代码。

  ②使用TI提供的库函数,大大提高了编程效率。

  ③使用DMA传数,提高了CPU的效率。

  在解码程序中用DMA方式实现了下列数据的传输:

  •   码流输入——码流从片外存储器传输到片内;

  •   解码后的结果输出——解码完一宏块行后,将结果从片内传输到片外保存;

  •   顶部和低部的填充;

  •   运动补偿时,将在片外找到的参考块传输到片内。

  (3)采用线性汇编对某些程序段做进一步优化。

  为了提高代码性能,对影响应用程序的代码可以用线性汇编重新编写。

  3.5 MPEG-4 SVP解码器的特性及测试结果

  按照上述思路所实现的MPEG-4 SVP视频解码器完全符合MPEG-4的SVP规范,其特点如表2所列。输入图像分辨率可为QCIF或CIF,输入比特率为64Kbps、128Kbps和384Kbps,输出图像格式为4:2:0YUV,最大解码速率为30帧/s。


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TMS320C6201? 视频压缩? MPEG-4?

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