基于ARM926EJ-S的MPEG-4軟解碼器的優(yōu)化與實現(xiàn)

1 引 言

MPEG-4視頻壓縮標準自問世以來受到人們的廣泛關(guān)注。近幾年，嵌入式應(yīng)用中對MPEG-4播放器的實現(xiàn)已經(jīng)成為眾多廠家的研究熱點。專用的MPEG-4播放芯片已經(jīng)非常普遍，但是減少功耗和降低成本一直是商家追求的目標，因此，隨著嵌入式的主流微處理器ARM的處理能力越來越強，用他來實現(xiàn)MPEG-4系統(tǒng)的軟解碼成為了眾多嵌入式設(shè)計公司研究的重點內(nèi)容。由于MPEG-4系統(tǒng)龐大且需要大量的數(shù)據(jù)處理，因此在ARM中實現(xiàn)MPEG-4軟解碼需要對其原算法進行充分的優(yōu)化才能達到理想的性能。為此研究了一種基于ARM926EJ-S微處理器的MPEG-4解碼算法的純軟件實現(xiàn)和優(yōu)化的方法，通過對解碼算法的軟件優(yōu)化，將QVGA格式MPEG-4碼流在ARM9平臺上的播放速度由原來的10 f／s提高到了37 f／s，完全達到了流暢播放的要求，具有很高的實用價值。

2開發(fā)平臺及耗時分析

論文研究使用的是基于ARM926EJ-S微處理器的綜合開發(fā)平臺，采用Linux操作系統(tǒng)，外接320*240(QVGA格式)的LCD顯示屏。ARM926EJ-S微處理器的時鐘頻率為190 MHz；采用5級整數(shù)流水線操作，支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集以及擴充的DSP指令集；支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。軟件編譯環(huán)境為ADS1.2，使用Multi-ICE下載程序。

MPEG-4 SP級算法流程圖如圖1所示。優(yōu)化的前期工作首先要將MPEG-4解碼代碼移植到開發(fā)平臺上，然后對解碼各個模塊進行運算量和耗時分析，找出優(yōu)化的重點內(nèi)容。本文采用長度為376 934 B的AVI碼流為測試序列，該碼流共95幀，其中包括8個I幀，87個P幀。在未優(yōu)化前測得的耗時分析結(jié)果如表1所示，整個測試序列解碼播放完畢耗時10.05 s，解碼播放速度只有9.5 f／s。

在ARM上用軟件實現(xiàn)MPEG-4解碼器的主要任務(wù)是提高解碼速度，同時達到理想的畫面播放效果。因此，怎樣使耗時部分根據(jù)ARM處理器的特性提高程序執(zhí)行效率是我們的主要工作，也是研究實現(xiàn)的重點。

3 MPEG-4解碼算法在ARM926EJ-S上的優(yōu)化

MPEG-4軟解碼以開源的XVID源代碼做為參考，將XVID的C源代碼移植到ARM平臺上，在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化并測試優(yōu)化后的解碼播放性能。優(yōu)化主要從3個方面進行：

(1)對XVID源代碼的軟件結(jié)構(gòu)，程序流程進行適合ARM特點的調(diào)整。
(2)對運算量較大、耗時較多的模塊編寫匯編函數(shù)代替C程序模塊，提高程序執(zhí)行效率。
(3)尋找快速或并行算法。

3.1軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

ARM的資源非常有限，在軟件的結(jié)構(gòu)安排上應(yīng)盡量減少存儲器訪問，增加Cache的命中率，提高程序執(zhí)行效率。

3.1.1 適當?shù)哪K合并處理以減少存儲器的訪問次數(shù)

優(yōu)化前的源代碼中，I幀與P幀的宏塊解碼軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。在這個流程中，對于inter宏塊，可變長解碼(VLD)，反掃描(Iscan)，反量化(Iquant)三個過程中有3次的Block存儲區(qū)讀，2次Block存儲區(qū)寫和1次Data存儲區(qū)寫。然而這些數(shù)據(jù)的處理并不存在關(guān)聯(lián)性，為減少存儲器訪問帶來的浪費，可以將在Block存儲區(qū)讀取的數(shù)據(jù)將這三個步驟全部進行完之后再放回存儲區(qū)。因此可對這三個步驟進行合并處理。具體的做法是：將原來的兩個函數(shù)：

合并后VLD從Block緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)處理后馬上進行反掃描和反量化，并將反量化后的數(shù)據(jù)存入Block中。整個過程只進行了一次Block緩沖區(qū)的讀和寫，不僅減少了兩個讀寫操作，還減少了一個Data緩沖區(qū)的開辟。同時，對于P幀在VLD之后立即進行反量化還省去了大量零值的處理，這也是考慮合并的主要因素之一。

同樣，I幀中的AC／DC預(yù)測和反量化也可以進行合并。做法是：將add_acdc(pMB，i，block[i*64]，iDcScaler，predictors)；dequant_intra(data[i*64]，block[i*64]，iQuant，iDcScaler)兩個函數(shù)合并為：add_acde(pMB，i，block[i*64]，iDcSealer，predictors，cbpcontrol，iQuant)。這個過程在減少存儲器的讀寫操作的同時也減少了沒有預(yù)測的AC值的反量化過程。

通過以上兩個步驟的合并處理，由測試序列測試之后發(fā)現(xiàn)解碼播放完畢耗時5.23 s，速度提高了將近9 f／s，效果非常明顯。

上一頁 1 2 下一頁 關(guān)鍵詞： 優(yōu)化 實現(xiàn) 解碼器 MPEG-4 ARM926EJ-S 基于 編解碼器 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關(guān)推薦 R&S微波信號源分析與計量技術(shù) 視頻 R&S 測試測量 微波信號源 | 2010-05-17 近距離感受羅德與施瓦茨厚重企業(yè)魅力 視頻 R&S 測試測量 | 2011-10-25 基于運放的差動放大器 設(shè)計方案 基于 運放 差動 放大器 | 2009-07-06 7折購！米爾基于全志T113系列開發(fā)板 T113-S T113-i T113開發(fā)板 T113-i開發(fā)板 全志核心板 | 2024-06-21 R&S 信號與頻譜分析儀 FSW 視頻 R&S 信號與頻譜分析儀 FSW | 2011-11-21 ACDSEE2.4 經(jīng)典看圖老軟件 資源下載 圖片 ACDSEE2.4 EMF SGI Alias PIX Kodak KDC | 2007-02-09 我國無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化和管理的現(xiàn)狀與發(fā)展 hpnet | 2002-05-17 2024Q4 對決，聯(lián)發(fā)科天璣 9400、高通驍龍 8 Gen 4 被曝已流片 EDA/PCB 聯(lián)發(fā)科 天璣 9400 高通 驍龍 8 Gen 4 流片 | 2024-07-09 仿真器概念及實現(xiàn)技術(shù) jackwang | 2002-05-14 MPEG-2-13818(簡體中文PDF完全版) 資源下載 視頻編碼 圖片 MPEG-2-13818 | 2007-02-09 觸發(fā)控制板KJZ6-4電原理圖 設(shè)計方案 觸發(fā) 控制板 KJZ6-4 原理 | 2009-07-06 現(xiàn)代航天與國防電子測量領(lǐng)域的發(fā)展與挑戰(zhàn) 視頻 R&S 測量 | 2012-05-15 ZESTRON邀你參加R&S在線講座 測試測量 ZESTRON R&S | 2024-05-21 華為 Watch 4 Pro 手表更新至鴻蒙 4.2.0.351，提供全新表盤等 消費電子 華為 Watch 4 Pro 手表 鴻蒙 | 2024-05-24 利用PIC12C508單片機來實現(xiàn)加密狗技術(shù)[轉(zhuǎn)帖] hpnet | 2002-05-19 紅帽發(fā)布紅帽O(jiān)penShift 4.16，簡化混合云工作負載多樣性 嵌入式系統(tǒng) 紅帽 紅帽O(jiān)penShift 4.16 混合云 工作負載 | 2024-07-17 基于RC電路的一次性濾波器 設(shè)計方案 基于 電路 一次性 濾波器 | 2009-07-06 模擬電路PWM的實現(xiàn) 設(shè)計方案 模擬 電路 實現(xiàn) | 2009-07-06 敷形涂覆在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用—易被忽略的三個性能要素 測試測量 ZESTRON R&S | 2024-07-01 π/4-DQPSK調(diào)制與解調(diào)在SystemView中的仿真實現(xiàn) 資源下載 The MathWorks π/4-DQPSK調(diào)制與解調(diào) SystemView中的仿真 | 2007-12-08 驍龍 8 Gen 4 旗艦處理器要來了！高通驍龍峰會 2024 定檔 10 月 21~23 日 手機與無線通信 高通 驍龍 8 gen 4 | 2024-06-13 網(wǎng)絡(luò)維護幾種優(yōu)化工具 hpnet | 2002-05-17 美光首款M.2 2230 PCIe 4.0 SSD推出 網(wǎng)絡(luò)與存儲 美光 M.2 2230 PCIe 4.0 SSD | 2024-07-19 garfield4 Plus spec_Release to customer 資源下載 Prochip Sep3221 嵌入式微控制器 Garfield 4 Plus | 2007-02-09 安捷倫(Agilent)科技公司的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試儀 hpnet | 2002-05-17 S-Parameters 資源下載 Parameters S-Parameters 通信 | 2007-12-22 阿里云大幅下調(diào)通義千問GPT-4級模型價格 網(wǎng)絡(luò)與存儲 阿里云 通義千問 GPT-4 | 2024-05-21 LM3420-8.4構(gòu)成的鋰電池快速充電器 設(shè)計方案 LM3420-8.4 構(gòu)成 鋰電池 快速 充電器 | 2009-07-06 業(yè)內(nèi)首發(fā)單芯片 USB4 移動固態(tài)硬盤，宇瞻宣布參加 2024 臺北國際電腦展 網(wǎng)絡(luò)與存儲 存儲 USB 4 宇瞻 臺北國際電腦展 | 2024-05-31 羅德與施瓦茨公司最新示波器產(chǎn)品演示 視頻 R&S 示波器 | 2010-07-01 上一篇：uC/OS-II嵌入式系統(tǒng)在C8051F060上的應(yīng)用 下一篇：基于ARM LPC2292 的CAN總線和以太網(wǎng)間的網(wǎng)關(guān)設(shè)計 技術(shù)專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進電機 Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關(guān)電源 單片機 PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機控制 藍牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號放大器 關(guān)閉