基于TMS320DM3730的H．264編碼器移植與優(yōu)化方法研

摘要：提出了一種在TI公司高性能數(shù)字信號(hào)處理器TMS320DM3730上進(jìn)行H．264編碼器(即x264編碼器)移植與優(yōu)化的方法，詳細(xì)描述了在CCS4．2開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行x264編碼器移植工作的基本原理和需要注意的問(wèn)題。為了提高編碼速度，針對(duì)DM3730處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)x264編碼器進(jìn)行了優(yōu)化，主要方法包括編譯器優(yōu)化、內(nèi)存優(yōu)化、C語(yǔ)言代碼優(yōu)化及匯編代碼優(yōu)化。對(duì)x264編碼器進(jìn)行的CIF格式編碼測(cè)試結(jié)果表明，在均值信噪比略微降低的前提下，編碼速度得到了顯著提高，因此獲得了更優(yōu)的編碼效率。
關(guān)鍵詞：TMS320DM3730；H．264標(biāo)準(zhǔn)；x264編碼器；移植與優(yōu)化

H．264／AVC是ISO／IEC和ITU-T聯(lián)合推出的新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。其具有高壓縮率、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)親和性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)視頻相關(guān)產(chǎn)業(yè)中。在相同的圖像質(zhì)量的前提下，和傳統(tǒng)的視頻標(biāo)準(zhǔn)MPEG-4相比，H．264的碼率只有MPEG-4的1／3。但是，H．2 64算法非常復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼是比較困難的。因此，如何將H．264編碼器進(jìn)行移植和優(yōu)化，使其用于實(shí)際產(chǎn)品中成為了研究的熱點(diǎn)。
DSP芯片技術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)嵌入式多媒體技術(shù)提供了可能。TMS320DM3730(簡(jiǎn)稱(chēng)DM3730)作為T(mén)I公司2010年推出的高性能芯片，以其ARM+DSP結(jié)構(gòu)體系、運(yùn)算速度快、眾多多媒體接口等優(yōu)點(diǎn)成為進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)首選平臺(tái)之一。
常用的H．264編碼器有JM編碼器、x264編碼器，T264編碼器，x264編碼器作為其中應(yīng)用最廣，效率最好的編碼器，是進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)的首選H．264編碼器。故本文在DM3730數(shù)字媒體處理器上進(jìn)行x264編碼器的移植與優(yōu)化。本文首先介紹了DM3730的基本的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；然后結(jié)合DM3730的DSP，介紹了x264編碼器的移植和優(yōu)化；最后進(jìn)行編碼測(cè)試，結(jié)果表明編碼器移植的正確性，編碼速度得到了極大提高。

1 DM3730簡(jiǎn)單介紹
DM3730數(shù)字媒體處理器是美國(guó)德州儀器(TI)推出的一款高性能達(dá)芬奇(DaVinci)芯片，由1 GHz的ARM Coretex—A8和800 MHz的TMS320 C64x+DSP Core兩部分組成，并集成了包括3D圖像處理器，圖像采集，USB2．0等模塊。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

DM3730中ARM核作為主控制部分，負(fù)責(zé)整個(gè)芯片部分的設(shè)備的配置和控制、內(nèi)存的分配、同外部接口的數(shù)據(jù)的交換；DSP核主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算，其主頻高達(dá)800MHz，采用VLIW(超長(zhǎng)指令字)體系結(jié)構(gòu)，包含8個(gè)獨(dú)立的功能單元，每個(gè)功能單元在每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令，最高運(yùn)算速度高達(dá)6 400 MMACS(百萬(wàn)乘法累加周期每秒)。同時(shí)擁有A、B兩個(gè)通用寄存器組。每個(gè)都有32個(gè)32-bits寄存器組成，每個(gè)通用寄存器都可以存放數(shù)據(jù)、地址和指針。

2 x264的移植
CCS(Code Composer Stdio)是TI公司提供的用于C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)可以使用C語(yǔ)言進(jìn)行DSP程序的開(kāi)發(fā)。本文基于CCS4．2平臺(tái)進(jìn)行x264編碼器的移植，具體流程如圖2所示。