基于DM642DSP的視頻編碼優(yōu)化方法

需要通過(guò)EDMA搬移的數(shù)據(jù)有待編碼的宏塊，前后幀對(duì)應(yīng)的參考宏塊，和編碼后的重構(gòu)宏塊(B幀不需要)，這些宏塊都包括亮度塊和色度塊。EDMA在搬大量數(shù)據(jù)時(shí)才能將它的性能發(fā)揮到極致，如果每編完一個(gè)宏塊就進(jìn)行一次乒乓緩存交換，那么在頻繁的配置EDMA通道參數(shù)上就耗費(fèi)了過(guò)多的CPU周期。有限的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，制約著不能一次搬太多的宏塊，一般一次搬7--9個(gè)宏塊為宜。由于EDMA的同步信息是由CPU發(fā)出的，我們自然想到QDMA，但QDMA適用于單個(gè)的，獨(dú)立的快速搬移數(shù)據(jù)，對(duì)于這種周期性的，重復(fù)性的搬移并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

為了提高EDMA的效率，可以采用EDMA鏈，最多開(kāi)辟12個(gè)EDMA通道，讓其首尾相連，這樣只需觸發(fā)一次CPU，可將待編碼的亮度塊色度塊，參考幀的亮度塊和色度塊……一次搬完，如圖2所示。在配置EDMA通道時(shí)，我們注意到頻繁更換的只是EDMA的源地址和目的地址，而其它參量是不變的。由于EDMA控制器是基于RAM結(jié)構(gòu)的，每個(gè)通道是通過(guò)參數(shù)表來(lái)配置的，每一個(gè)通道的參數(shù)都可以在0x01A0000h~0x01A07ffh的2KB的配置表中找到自己固定的位置，所以在更新某一通道的源地址和目的地址時(shí)，直接往配置表寫(xiě)上新地址就行了，而不必調(diào)用CSL庫(kù)中的相應(yīng)的cache函數(shù)來(lái)修改源地址和目的地址。

圖2 EDMA鏈?zhǔn)疽鈭D

圖3 六邊形搜索算法

快速運(yùn)動(dòng)算法的優(yōu)化

包括MPEG2，MPEG4和H.261、H.263、H264在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)都是采取基于塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模型。當(dāng)然不同的標(biāo)準(zhǔn)塊的大小也不一樣，在H.264標(biāo)準(zhǔn)中，支持七種塊大小(16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4)。眾所周知：運(yùn)動(dòng)估計(jì)對(duì)減少時(shí)間域的冗余起了很大的作用，從而能大大提高編碼效率，但同時(shí)它的計(jì)算量特別大，占用了大概整個(gè)編碼系統(tǒng)的70%~80%的資源。一個(gè)好的編碼算法就是要在計(jì)算量和編碼效率兩者之間取得一個(gè)很好的平衡。

全搜索(FS)能夠保證在全局范圍內(nèi)搜到一個(gè)最佳的位置，但是其計(jì)算量是驚人的。對(duì)于在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用是不現(xiàn)實(shí)的。一般在實(shí)際應(yīng)用中都是把幾種算法結(jié)合起來(lái)，在本系統(tǒng)中采取的是：六邊形搜索法，如圖3所示，先以預(yù)測(cè)點(diǎn)為中心進(jìn)行大模式搜索，如果最優(yōu)點(diǎn)不在六邊形中心，則將六邊形的中心移至改點(diǎn)，重復(fù)大模式搜索，直到最優(yōu)點(diǎn)在六邊形中點(diǎn)，然后在這點(diǎn)切換到小模式搜索，此搜索法相對(duì)于經(jīng)典的三步法，四步法搜索的點(diǎn)更少。

由于是在DSP平臺(tái)上，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求比較高，提出幾種基于DSP平臺(tái)的優(yōu)化方法：為了提高L1D的cache的命中率，根據(jù)cache不命中流水的原理，一次將參考幀全部灌入L1D內(nèi)，然后在做運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)將七個(gè)宏塊一齊做，然后再做七個(gè)宏塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，DCT，量化，反DCT，反量化，編碼，寫(xiě)碼流。而不是像一般的步驟，對(duì)每一個(gè)宏塊先做運(yùn)動(dòng)估計(jì)，然后運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后DCT，映射到L1D一次，如果每個(gè)宏塊單獨(dú)做，在做第一個(gè)宏塊運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)參考幀會(huì)由L2映射到L1D，做第二次運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)，因?yàn)橹俺绦蜃鲞^(guò)DCT，量化等運(yùn)算，映射到L1D里的參考幀數(shù)據(jù)已經(jīng)被沖走，還得從L2中重新載入。同樣的對(duì)于程序段一級(jí)緩存L1P來(lái)說(shuō)，DCT、量化、反DCT、反量化、編碼、寫(xiě)碼流等函數(shù)都只需映射一次到L1P，而不必被反復(fù)地映射，沖掉，再次映射。

在JVT的提案中有很多運(yùn)動(dòng)矢量預(yù)測(cè)算法，如利用運(yùn)動(dòng)矢量在時(shí)間域有很強(qiáng)的相關(guān)性這一特性，我們能夠得到比較精確的起始搜索位置。但他不太適合DSP平臺(tái)，因?yàn)檫@樣我們就要保留整個(gè)一幀的運(yùn)動(dòng)矢量，以CIF圖像格式為例，需要12kB的空間，保存在資源緊張的片內(nèi)顯然是不合適的。保存在片外存儲(chǔ)空間，調(diào)用的時(shí)候，先從片外先映射到L2cache，再?gòu)腖2映射到L1D，其間流水不命中等待的cycle數(shù)，還不如從開(kāi)始不太精確的初始位置多搜幾個(gè)點(diǎn)。

整數(shù)DCT的優(yōu)化詳解

DCT，量化，反DCT，反量化在整個(gè)編碼程序中占用了大概20%~25%的時(shí)間，所以有必要對(duì)他們的優(yōu)化花一番功夫，本文舉整數(shù)DCT為例說(shuō)明如何對(duì)程序進(jìn)行匯編級(jí)的優(yōu)化。H.264采用的整數(shù)DCT，不僅滿(mǎn)足一般DCT的特性，將圖像的能量集中到左上角位置，直流系數(shù)和低頻系數(shù)中，還有它特有的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

-它是整數(shù)變換，所有的運(yùn)算都是整數(shù)算法，變換矩陣系數(shù)十分簡(jiǎn)單，核心變換部分可以?xún)H僅用加法