摘 要 詳細(xì)闡述了針對(duì)arm平臺(tái)的mpeg4視頻解碼算法的優(yōu)化方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化后的***性能得到了全面提升。還結(jié)合arm7tdmi的easy arm2200開發(fā)平臺(tái),給出了嵌入式mpeg-4視頻解碼的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

    關(guān)鍵詞 arm，mpeg4，嵌入系統(tǒng)，視頻***

    1 引 言

    本文旨在研究基于arm微處理器的mpeg-4視頻解碼技術(shù)，主要應(yīng)用在手持移動(dòng)設(shè)備中。利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)mpeg-4視頻解碼，處理器的選擇是關(guān)鍵。在嵌入式系統(tǒng)中常用的risc處理器是arm核，主要是因?yàn)樗哂畜w積小，功耗低，成本低，性價(jià)比高的特點(diǎn)，這對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域非常重要。arm7系列微處理器為低功耗的32位risc處理器，最適合于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。本***定位于低分辨率和低幀率的應(yīng)用場(chǎng)合，因此選擇在arm7tdmi核上實(shí)現(xiàn)解碼功能。要實(shí)現(xiàn)更高幀率和分辨率的解碼，可將軟件直接應(yīng)用在更高端的處理器上。

    2 mpeg-4視頻解碼算法的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

    mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為一套子標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的每一部分都有各自最適合的應(yīng)用場(chǎng)合。mpeg-4 svp就是一種特殊的、簡(jiǎn)單的mpeg-4實(shí)現(xiàn)，svp代表simple visual profile。這部分是專門針對(duì)手持式產(chǎn)品中無線視頻傳輸應(yīng)用場(chǎng)合而制定的。由于本***應(yīng)用在手持移動(dòng)設(shè)備視頻解碼的場(chǎng)合，因此選用mpeg-4 svp作為解碼算法。

    本文選用arm7tdmi作為核心處理器進(jìn)行mpeg-4視頻***的開發(fā)。在實(shí)際開發(fā)過程中，針對(duì)arm7tdmi的結(jié)構(gòu)和mpeg-4的算法特點(diǎn)，做了大量?jī)?yōu)化工作，保證了解碼的精度，大幅度提高了解碼的速度。***的具體功能如表1所列。

    表1 基于arm7tdmi的mpeg-4視頻***功能表

    2.1 ***算法

    解碼過程實(shí)際上就是從視頻編碼碼流中恢復(fù)出vop數(shù)據(jù)的過程。圖1描述了一個(gè)視頻解碼過程。***主要包含兩部分： 運(yùn)動(dòng)解碼和紋理解碼。i幀中只含有紋理信息，因此只須解碼紋理信息即可恢復(fù)i幀。而p幀中不僅包含紋理信息，還包含運(yùn)動(dòng)信息，所以須解碼運(yùn)動(dòng)信息，獲得運(yùn)動(dòng)矢量并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。另外，還須進(jìn)行紋理解碼獲得殘差值，將這兩部分組合起來才能重建p幀。

    圖1 mpeg4 svp的解碼過程

    ***的實(shí)現(xiàn)主要是提供一個(gè)簡(jiǎn)單的接口函數(shù)，供解碼時(shí)調(diào)用。該接口函數(shù)根據(jù)解碼的不同需要和不同階段提供了5個(gè)入口。5個(gè)接口函數(shù)中： 4個(gè)供初始化、預(yù)處理及后續(xù)處理時(shí)調(diào)用；剩余1個(gè)是幀解碼的實(shí)現(xiàn)函數(shù)。圖2為幀解碼主程序的流程圖。

    圖2 幀解碼主程序的流程圖。

    解碼過程的計(jì)算主要集中在如下幾個(gè)模塊：idct、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償mc、逆量化、逆掃描、逆預(yù)測(cè)以及變長(zhǎng)解碼vld。表2給出了優(yōu)化前解碼過程的特征信息。

    從表2中可以看出，上述運(yùn)算模塊在解碼過程中占有很大比例。對(duì)以上各模塊進(jìn)行優(yōu)化的效果將直接反映在***的實(shí)時(shí)效率上。

    表2 優(yōu)化前解碼過程的特征信息

    2.2 arm平臺(tái)下算法的優(yōu)化

    arm結(jié)構(gòu)是基于risc原理的，指令集和相關(guān)的解碼機(jī)制都比cisc要簡(jiǎn)單得多。它能高效地輸出指令，快速送出實(shí)時(shí)中斷響應(yīng)；它還進(jìn)行了管道設(shè)置，處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)的所有部分可以持續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)。在典型的情況下，當(dāng)一條指令被執(zhí)行時(shí)，其后續(xù)指令正在被解碼；而第三條指令便從存儲(chǔ)器中取出。arm7tdmi并不具有指令或數(shù)據(jù)的高速緩存，主要被用于控制核心，而非數(shù)據(jù)處理。但通過對(duì)其特性的靈活運(yùn)用，可以使其非常容易地應(yīng)用于視頻解碼過程。對(duì)mpeg4視頻***的算法優(yōu)化主要從以下幾方面入手：

    （1） 算法的優(yōu)化

    這里是指高級(jí)c語(yǔ)言轉(zhuǎn)化算法以簡(jiǎn)化計(jì)算量, 用最佳算法實(shí)現(xiàn)解碼中的各模塊。

    ① idct算法的選擇

    idct運(yùn)行次數(shù)多，運(yùn)算量很大，其變換的快慢直接影響解碼的速度。本文采用一種稱為aan的快速算法。其一維8點(diǎn)的dct變換通過16點(diǎn)d