來源：電子技術(shù)應(yīng)用  作者：清華大學(xué)電子工程系 安維嶸 張旭東

摘要：介紹了最新視頻壓縮標準H.264，并實現(xiàn)了適合TI C6416 DSP內(nèi)核的H.264視頻解碼器算法，在NVDK C6416板卡上進行測試，達到了實時的解碼效果。該優(yōu)化算法，結(jié)合DSP處理平臺和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)成新的多媒體通信終端設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：H.264 視頻壓縮 數(shù)字信號算是器（DSP） NVDK

多媒體通信終端設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于視頻會議、可視電話、PDA、數(shù)字電視等各個領(lǐng)域，所以高效、實用的多媒體終端設(shè)備一直是通信領(lǐng)域研究的主要方向之一。

多媒體通信終端的實現(xiàn)主要有兩點：一方面需要快速、穩(wěn)定的處理器作為媒體信號處理的平臺，另一方面需要適合多媒體通信的協(xié)議標準和軟件算法，尤其是對音視頻信號的壓縮處理算法。兩者的結(jié)合才能產(chǎn)生高效的多媒全通信設(shè)備。目前隨著數(shù)字信號處理器（DSP）的高速發(fā)展，為實現(xiàn)高效的音視頻信號處理提供了可能性；另一方面，最新的低碼率視頻壓縮標準H.264的出臺，提供了適合通信的視頻標準和算法指導(dǎo)。因此，將兩者結(jié)合，把H.264算法在DSP上實現(xiàn)，對于多媒體通信的研究具有一定的意義和價值。

本文介紹了H.264解碼器算法的DSP實現(xiàn)。在設(shè)計中，采用了ATEME公司的網(wǎng)絡(luò)視頻開發(fā)平臺（NVDKC6416）作為DSP處理平臺，實現(xiàn)了H.264的優(yōu)化解碼算法。對于QCIF視頻序列，解碼速度達50～60幀/秒。

1 網(wǎng)絡(luò)視頻開發(fā)平臺NVDK簡介

NVDK是TI的第三方ATEME公司推出的基于TIC6400系列DSP評估開發(fā)套件，是一套適用于圖像、視頻信號處理的高速DSP開發(fā)平臺。該套件為諸如視頻基礎(chǔ)設(shè)施及網(wǎng)絡(luò)化視頻設(shè)備等高級視頻應(yīng)用制造商提供了方便，提高了數(shù)字視頻應(yīng)用項目的開發(fā)速度。

    1.1 NVDK C6416體系結(jié)構(gòu)

NVDK C6416由TMS320C6416 DSP內(nèi)核、10/100Mbps的以太網(wǎng)子卡、音頻/視頻接口盒、PCI總線、存儲器單元、擴展接口及獨立電源等構(gòu)成。其功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 NVDK C6416的主要特點

NVDK作為網(wǎng)絡(luò)及視頻開發(fā)套件，把很多音視頻接口及網(wǎng)絡(luò)接口直接做在板卡上，給采用TI C6000系列DSP芯片作為處理單元的開發(fā)用戶提供了便利的前端平臺。它為項目演示、算法實現(xiàn)、原理制作、數(shù)據(jù)仿真、FPGA開發(fā)和軟件優(yōu)化提供了完整的DSP開發(fā)平臺。其主要特點如下：

·C6416 DSP內(nèi)核：600MHz時鐘頻率及8指令并行結(jié)構(gòu)，最高可以達到4800MIPS的處理能力。

·視頻特點：在輸入端，NVDK能夠捕獲PAL制或NTSC制的模擬視頻信號，可以采用復(fù)合視頻（CVBS）或者S-video視頻信號輸入，輸入模擬視頻信號被數(shù)字化為YUV422數(shù)字視頻格式。在輸出端，NVDK在支持復(fù)合視頻（CVBS）以及S-Video輸出的同時，還提供了SVGA輸出模式，視頻采集提供FULL、CIF和QCIF三種圖像格式，視頻輸出提供FULL和CIF兩種圖像格式。

·音頻特點：提供兩路雙聲道音頻輸出，CD音質(zhì)的輸入輸出立體聲接口，另外還提供一路單聲道的麥克風(fēng)輸入。

·主接口：提供了PCI接口，允許與PC機相連。該板既可以以PCI模式運行，也可以單獨脫機工作。

·網(wǎng)絡(luò)接口：以太網(wǎng)接口為視頻碼流的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來了方便。

·外部擴展存儲器：256M 64位寬擴展內(nèi)存SDRAM和8M 32位寬擴展內(nèi)存SDRAMB及4MB FLASH ROM提供了跤的內(nèi)存空間和靈活的內(nèi)存分配方案。

2 H.264視頻壓縮標準

H.264是由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC移動圖像專家組（MPEG）共同提出的最新國際視頻編碼標準。它在H.264、H.263視頻壓縮標準的基礎(chǔ)上，進行了進一步的改進和擴展。其目的是為了進一步降低編碼率，提高壓縮效率，同時提供一個友好的網(wǎng)絡(luò)接口，使得視頻碼流更適合在網(wǎng)絡(luò)上傳送。由于該標準可以提供更低的碼率，所以更適合應(yīng)用于多媒體通信領(lǐng)域。

    H．264主要有以下新特點：

·網(wǎng)絡(luò)適配層NAL（Network