視頻會(huì)議應(yīng)用的H.264視頻PILZ編碼器研究
作為多媒體通信技術(shù)的一項(xiàng)綜合應(yīng)用,視頻會(huì)議系統(tǒng)正隨網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷完善而飛速發(fā)展,并且在將來會(huì)擁有更廣闊的市場(chǎng)需求。視頻編碼技術(shù)是對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的整體效果產(chǎn)生關(guān)鍵影響的核心技術(shù),所以針對(duì)視頻會(huì)議應(yīng)用,以*H.264標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),以標(biāo)準(zhǔn)參考代碼JM為藍(lán)本,研究并以軟件實(shí)現(xiàn)滿足實(shí)時(shí)要求的視頻PILZ編碼器。

視頻會(huì)議應(yīng)用的H.264視頻PILZ編碼器研究
視頻監(jiān)控以其方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于安保、生產(chǎn)管理等場(chǎng)合。圖像編解碼技術(shù)是視頻監(jiān)控中的關(guān)鍵技術(shù)之一。 新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮性能好，但計(jì)算復(fù)雜度高，限制了H.264標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。研究目的是針對(duì)視頻監(jiān)控的需要，研究、實(shí)現(xiàn)一套基于H.264標(biāo)準(zhǔn)的視頻編碼系統(tǒng)。探討H.264軟件編碼器在BF561上的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化方法。主要是H.264和BF561嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用研究。介紹了H.264標(biāo)準(zhǔn)的基本思想和原理及BF561的開發(fā)基礎(chǔ)。分析了X264編碼器流程，確定軟件編碼方案。實(shí)現(xiàn)了基于uCLinux嵌入式操作系統(tǒng)的X264編碼器移植。zui后，以ADSP-BF561 EZ-KIT LITE評(píng)估板為編碼系統(tǒng)，使用各種優(yōu)化方法和技巧，完成X264編碼器的優(yōu)化。根據(jù)BF561的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論文從項(xiàng)目級(jí)和C語(yǔ)言級(jí)別初步優(yōu)化編碼器；并著重用匯編優(yōu)化了H.264的耗時(shí)模塊，SAD運(yùn)算、SATD運(yùn)算和整數(shù)DCT變換程序；根據(jù)BF561的高速緩存機(jī)制，啟用CACHE，提高系統(tǒng)編碼速度。zui后，用不同的測(cè)試序列對(duì)各階段優(yōu)化效果進(jìn)行測(cè)試，確定較優(yōu)的基于BF561的H.264視頻PILZ編碼器優(yōu)化方案。設(shè)計(jì)的軟件編碼系統(tǒng)具有較高的編碼效率，測(cè)試結(jié)果表明了系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性。首先對(duì)H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)中運(yùn)算量zui高,對(duì)編碼效率影響zui明顯的運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)進(jìn)行全面的研究。通過分析標(biāo)準(zhǔn)推薦算法,比較大量經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法的性能和融合相關(guān)的理論假設(shè),改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)推薦算法,大幅提升運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的運(yùn)算耗時(shí)。同時(shí)利用視頻對(duì)象分割技術(shù),粗略地檢測(cè)視頻會(huì)議視頻內(nèi)容中靜止的背景部分,進(jìn)一步減省編碼器中運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊的運(yùn)算量。在運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊大幅改進(jìn)的基礎(chǔ)上,利用代碼分析工具In VTune Analyzer對(duì)參考代碼JM中各關(guān)鍵功能模塊的運(yùn)算耗時(shí)進(jìn)行定量分析,選取其中運(yùn)算耗時(shí)較高的SAD運(yùn)算模塊,1/4像素插值模塊和變換編碼模塊作為效能優(yōu)化對(duì)象。利用Pentium 4 CPU支持的SSE2指令集的并行運(yùn)算能力,對(duì)上述三個(gè)功能模塊的算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)修改和代碼重寫,實(shí)現(xiàn)效能優(yōu)化,使編碼器整體的編碼速度較好地滿足實(shí)時(shí)要求。zui后,針對(duì)一般視頻PILZ編碼器產(chǎn)品對(duì)不同系統(tǒng)資源情況和不同幀速要求,采用相同編碼參數(shù)設(shè)置的缺點(diǎn),在學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中的率失真優(yōu)化機(jī)制和速率控制技術(shù)基礎(chǔ)上,研究關(guān)鍵的編碼參數(shù)與運(yùn)算復(fù)雜度間準(zhǔn)確的比例關(guān)系和編碼參數(shù)間的相關(guān)性特點(diǎn),提出視頻PILZ編碼器運(yùn)算復(fù)雜度自適應(yīng)調(diào)節(jié)算法并給出完整的實(shí)現(xiàn)。保證在理想的視頻質(zhì)量下實(shí)現(xiàn)編碼參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié),滿足視頻會(huì)議系統(tǒng)預(yù)設(shè)幀速的要求,保證視頻流暢性。因此，研究基于BF561的H.264視頻PILZ編碼器具有一定的實(shí)用價(jià)值。

視頻會(huì)議應(yīng)用的H.264視頻PILZ編碼器研究
通過各改進(jìn)部分和總體的測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)證分析,證明研究并實(shí)現(xiàn)的視頻PILZ編碼器能很好的滿足視頻會(huì)議應(yīng)用的實(shí)時(shí)要求,在帶寬要求和編碼速度相當(dāng)?shù)那闆r下,視頻質(zhì)量水平比通用的MPEG-4編碼器(使用針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用的Simple Profile設(shè)置)有明顯的提升,同時(shí)具有較準(zhǔn)確的運(yùn)算復(fù)雜度自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能,對(duì)不斷發(fā)展的視頻會(huì)議應(yīng)用有重要的實(shí)用價(jià)值。