基于OMAP的MPEG-4實時解碼器的實現

　　2．3 程序的優化考慮

　　(1)合理分配存儲位置。TMS320C55x的片內存儲器容量小而存取速度快，片外存儲器容量大但存取速度慢。在分配存儲器的時候應考慮到這個特點合理地安排程序各部分。對于那些使用頻繁的變量應考慮放在片內，如VLC表、運動矢量、反量化、反DCT的系數以及其它中間變量都應放在片內,而對于那些執行次數比較少或者比較大的變量如參考幀和當前解碼出的幀則應該放在片外。此外由于編譯和分配空間是以文件為單位的，所以應當把使用頻繁的函數盡量放在相同的幾個文件中,再將這幾個文件放入片內存儲器以高效地利用有限的片內資源。

　　(2)數據傳輸的管理。對于視頻解碼工作來說,TMS320C55x的片內存儲器資源不是很多,必須合理利用。例如一幀4:2:0的QCIF(176×144)圖像,如果以緊湊的方式(2個字節存到一個16bit的字中)存放也需要18K字。因此不可能在解碼時把一整幀都放在片內,而應考慮使用DMA在需要時把圖像的一部分傳入片內進行處理。此外，為了使CPU訪問和DMA傳輸同時無沖突地進行,將數據訪問設計成乒乓結構。在解I幀時片內準備兩個大小為一宏塊行的存儲區用于存放YUV數據,CPU將解碼的一宏塊行數據放在其中一塊后,DMA把這一宏塊行的數據傳輸到片外對應的位置,同時CPU解下一宏塊行的數據并將結果放在另外一塊存儲區,DMA再傳送此塊的數據,如此反復執行。選擇兩宏塊行大小的原因是不能使用片內太多的存儲器資源,同時如果每次解碼傳輸的數據太少將過于頻繁地啟動DMA，導致效率下降,折衷考慮決定在片內為解碼數據開辟兩宏塊行大小的緩存。而在解P幀的時候因為要先讀入參考幀的某些數據所以更為復雜。在片內開辟兩塊緩存，用以存放對Inter宏塊進行運動補償所需的參考幀中對應搜索范圍內的數據,同時準備兩個宏塊大小的片內空間用于存放當前宏塊解碼的結果（為描述方便稱為M1和M2）。此時需要使用兩個DMA通道,通道1負責將解當前宏塊進行運動補償時所需的參考幀部分數據讀到片內緩存中，通道2負責將解碼的數據傳輸到片外對應的空間。先啟動通道1讀所需參考幀數據到緩存1，CPU用這些數據和讀入的碼流對Inter宏塊進行運動補償解出當前宏塊的數據放入M1，同時通道1讀下一宏塊所需的參考幀數據到緩存2。之后CPU、通道1、通道2并行工作，CPU利用緩存2的數據解下一宏塊放入M2，通道1再讀數據到緩存1中，通道2將解碼的數據從M1傳輸到片外對應的空間，如此循環，P幀利用DMA解碼如圖3所示。

　　(3)使用TI提供的IMGLIB庫函數。IMGLIB是專門為圖像處理和視頻提供的庫，用來提高視頻處理速度。這些庫函數中有的是軟件庫函數，是用匯編寫成的高效代碼例如反量化函數IMG_dequantize_8x8等；有的則是硬件庫函數，它們利用OMAP1510芯片中一些專門為視頻編解碼的硬件加速模塊來處理數據，如利用反DCT模塊的IMG_idct_8x8等，這些函數處理數據的速度更快，效率更高。在使用某些庫函數的時候需要按照其接口的要求調整。

　　(4)使用DSP內部固定的intrinsics指令，這些指令主要執行一些簡單的算術操作，由于它們是由優化的匯編代碼寫成，因而使用它們可以提高代碼執行的效率。

　　(5)其它一些優化考慮和措施。為了使程序的效率更高，采用了一些代碼優化的措施，例如將一些循環內部展開，特別是對多重循環的控制，如果外層循環較少，可將內層循環展開，把轉移條件結合起來，以減少內層與外層之間的相互聯系，減少判斷轉移并實現并行操作。又如利用DMA來代替原有的復制函數、為方便將浮點數定點化、使用移位操作代替乘除法等。此外，在應用到多媒體通信中，采用支持數據分割的方法來有效控制無線通信中可能產生的誤碼。

　　3 測試結果

　　使用QCIF(176×144)的兩測試碼流foreman和carphone（各編碼100幀）在使用數據分割和沒使用數據分割的情況下得到的解碼速度（包括顯示部分）如表1所示。

　　從表1可以看出，本文提出的方法基本上能夠滿足MPEG-4實時解碼的需求，即使對比較復雜的使用數據分割的序列，仍能達到25幀/秒（fps）以上，圖像的質量也比較好，因此適合在無線終端實現多媒體的應用。

　　OMAP平臺因其獨有的雙核結構和為無線應用提供了一個強大的軟硬件基礎。本文結合其在MPEG-4解碼中應用的實例，具體闡述了OMAP1510的軟件優化開發方法，并基本上實現了實時解碼，希望能對使用OMAP或準備使用的開發人員具有借鑒意義。

　　參考文獻

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