H.264編解碼器在C6416 DSP上的實現(xiàn)與優(yōu)化*
Implement of H.264 Codec Based-on C6416 DSP Platform

清華大學電子工程系 魏振宇 史_
清華大學電子工程系 高速信號處理研究所副所長 張旭東

*：本文項目榮獲2004年決賽的“2003年德州儀器DSP大獎賽”算法組第一名。

魏振宇：碩士生，主要從事視頻技術及DSP實現(xiàn)的研究；史_：碩士生，主要從事高速信號處理及其應用的研究；張旭東，博士，研究方向為多媒體信號處理、統(tǒng)計信號處理和實時信號處理系統(tǒng)。

摘要:H.264是由ITU-T和ISO聯(lián)合制定的新一代視頻編碼標準,有著碼率低,質量高的特點。C64x系列DSP是目前TI公司推出的性能最高的定點DSP,NVDK（Network Video Development Kit）是其很好的仿真平臺。本文介紹了H.264基于TIC6416DSP的優(yōu)化與實現(xiàn)方法，通過仿真實驗，編解碼器在Qcif格式下達到實時編解碼效果，能夠滿足實時通信要求。
   本文首先對NVDK和H.264做了簡單的介紹，然后介紹了H.264在DSP上實現(xiàn)和優(yōu)化的手段，最后給出實驗結果。
關鍵詞：H.264；NVDK；數(shù)字信號處理器（DSP）

一．引言
隨著通信技術和信號處理技術的發(fā)展，人們對多媒體信號的需求越來越多，要求的質量也越來越高，如何在現(xiàn)有的技術水平和硬件條件下實現(xiàn)合理、優(yōu)化、實時的多媒體通信終端設備和產品一直是近年來信號處理領域和相關公司關注的話題。
目前，隨著數(shù)字信號處理器(DSP)的高速發(fā)展，為我們實現(xiàn)高效的多媒體處理提供了可能性。尤其是TI公司的TMS320C64系列產品，具有高主頻，多流水線，高并行度以及專門的視頻信號處理指令等優(yōu)點，使其成為視頻處理領域優(yōu)選的DSP芯片之一。
其次，針對當前網絡帶寬還不夠，無線通信信道誤碼率較高的情況，穩(wěn)定的低碼率視頻信號的需求一直都是必須和必要的。H.264/AVC是ITU-T視頻編碼專家組和ISO/IEC運動圖像專家組聯(lián)合提出的最新一代的視頻編碼標準。不論從編碼的效率方面，還是從有效的適應各種網絡和各種應用領域的靈活性方面，H.264/AVC都體現(xiàn)著視頻編碼技術的很多優(yōu)勢。這些新特性使H.264/AVC標準在實現(xiàn)和現(xiàn)有編碼標準(H.263, MPEG-4 Simple Profile)相同視覺效果的同時節(jié)省大約50%比特率。
因此，將H.264的先進技術和穩(wěn)定的媒體處理器相結合，實現(xiàn)高效的媒體通信平臺有著一定的工程意義和市場價值。

二．H.264簡介
H.264是ITU-T和ISO/IEC聯(lián)合制定的最新編碼標準，它最先由ITU-T于1997年提出，目標是提出一種更高性能（相對于當時的H.263）的視頻編碼標準。相對于其它標準，H.264具有以下特點：
1.  低碼率，高質量
在相同質量的情況下，H.264相對于H.263的Baseline可以節(jié)約40%~50%的碼率。
2.  廣闊的應用范圍
H.264的不同Profile既可以應用于有嚴格時延限制的實時通信中,也可以應用于對時延要求不高的其他應用中（視頻存儲、流媒體等等）。
3.  魯棒性
H.264在設計時，針對分組交換網如Internet中的分組丟失和無線網絡中比特誤碼都提出了相應的工具，使得H.264在這些網絡中傳播時具有更強的抗誤碼性能。
4.  對各種網絡的友好性。
H.264中增加了NAL層，負責將編碼器的輸出碼流適配到各種類型的網絡中，從而提供了友好的網絡接口。
H.264之所以能夠達到以上性能，是因為采用了以下一些先進的技術：
首先是幀內預測編碼，充分利用圖像空域相關性，來降低碼率。共有13種預測模式（4