基于TMS320DM6446的H.264編碼器實現與優化

幀間預測模式的改進：將當前的16×16宏塊劃分為4個8×8宏塊，分別預測其運動矢量，然后以左右相鄰、上下相鄰的2個8×8塊的運動矢量的差值和閾值相比較為依據，判定是否進行16×8、8×16等分塊模式的預測，最后選擇開銷最小的劃分模式為最佳幀間劃分模式。
(3)指令級優化 DM6446一個時鐘周期內可并行運行8條指令，一次可存取64位數據，內部擁有64個32位通用寄存器，并且支持對寄存器中的4個8位字節或2個16位字節分別進行運算處理，這些使得DM6446具有很強的并行運算能力。視頻圖像的像素尺寸一般是4的倍數，X264中像素的值是用8位或16位數據按矩陣形式有規律的存儲，這種數據存儲結構與DM6446的并行處理方式很契合。因此對X264程序進行指令優化充分發揮DM6446的并行運算能力，是提高編碼器速度的關鍵。主要分為以下兩部分：①使用內聯函數優化；C6000編譯器提供了許多內聯函數intrinsics，它們是匯編指令映射的在線函數，不宜用C語言實現其功能的匯編指令都有對應的intrinsics函數。這樣就可在C語言結構中直接使用內聯函數實現對多個數據的并行運算操作。如：未使用內聯函數優化前X264程序調用一次雙線性內插函數只能計算一個亞像素點的值，而使用內聯函數_mem4()、_avgu4()等進行優化后，一次可以計算4個亞像素點的值，大大提高了運算速度。②使用線性匯編語言優化：由于線性匯編不需要考慮寄存器分配、指令延遲、并行指令安排等因素。因此可以利用CCS提供的profile分析工具將使用頻率高、耗時多的函數抽取出來，根據事先已知的數據間的相關性等信息，在程序中直接改寫函數匯編，人工優化。涉及的算法有：SAD、SSD的計算；DCT變換；反DCT變換、亞像素搜索等。

4 實驗結果
選取具有代表性的視頻序列carphone(人物運動幅度較大)、news(背景變化，人物運動幅度不大)、container(背景簡單，景物運動緩慢)進行編碼。視頻為YUV 4：2：0格式．QCIF，量化步長定為26，共50幀，采用IPPP…編碼模式。DM6446的時鐘頻率為600 MHz。表1為優化后峰值信噪比、消耗時鐘周期、碼率等實驗結果。表2為優化前后編碼時鐘周期對比，I幀編碼速度平均提高了9倍，P幀編碼速度平均提高了11倍。

以視頻Miss-America為例，研究、對比移植優化后的編碼器在不同的量化步長值(QP)下，圖像的壓縮質量，如圖4所示。

5 結論
移植優化后的X264編碼器在CCS環境下可正確編碼，在量化步長值26下編碼圖像質量較高，優化后編碼速度較優化前有明顯提升。介紹的H.264視頻編碼系統的硬件設計，和X264編碼器針對DM6446平臺移植、優化的思路和方法，對構建高效的視頻應用平臺具有一定的參考價值。