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開發(fā)平臺上進(jìn)行x264編碼器移植工作的基本原理和需要注意的問題。為了提高編碼速度，針對DM3730處理器的結(jié)構(gòu)特點，對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語言代碼優(yōu)化及匯編代碼優(yōu)化。對x264編碼器進(jìn)行的CIF格式編碼測試結(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，被廣泛的應(yīng)用于各個視頻相關(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，要實現(xiàn)實時編碼是比較困難的。因此，如何將H．264編碼器進(jìn)行移植和優(yōu)化，使其用于實際產(chǎn)品中成為了研究的熱點。
DSP芯片技術(shù)的快速發(fā)展為實現(xiàn)嵌入式多媒體技術(shù)提供了可能。TMS320DM3730(簡稱DM3730)作為TI公司2010年推出的高性能芯片，以其ARM+DSP結(jié)構(gòu)體系、運算速度快、眾多多媒體接口等優(yōu)點成為進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)首選平臺之一。
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；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簡單介紹
DM3730數(shù)字媒體處理器是美國德州儀器(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)的處理和計算，其主頻高達(dá)800MHz，采用VLIW(超長指令字)體系結(jié)構(gòu)，包含8個獨立的功能單元，每個功能單元在每個時鐘周期執(zhí)行一條指令，最高運算速度高達(dá)6 400 MMACS(百萬乘法累加周期每秒)。同時擁有A、B兩個通用寄存器組。每個都有32個32-bits寄存器組成，每個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語言開發(fā)的開發(fā)平臺，該平臺可以使用C語言進(jìn)行DSP程序的開發(fā)。本文基于CCS4．2平臺進(jìn)行x264編碼器的移植，具體流程如圖2所示。