Gerçek Zamanlı H.264 Temel Kodlayıcının Tms320dm642 Dsp Üzerinde Uygulaması Ve Eniyilemesi

Abstract

Günümüzde sayısal video kodlama sayısal gözetim sistemleri, video konferans, mobil uygulamalar ve video yayını gibi bir çok uygulamada zorunlu hale gelmiştir. Uluslararası bir video sıkıştırma standardı olan H.264/MPEG-4 bölüm 10, daha önceki standartlara göre kodlama verimini iyileştirmek amacıyla geliştirilmiştir. Fakat, bu kodlama geliştirmesi beraberinde kodlama karmaşıklığının da artmasına yol açmaktadır. Bu tez çalışmasında Texas Instruments TMS320DM642 sayısal sinyal işleyici üzerinde H.264 temel profil kodlayıcı gerçeklenmiştir. DM642 DSP çekirdeği üzerindeki gerçek zamanlı H.264/AVC kodlayıcı uygulaması hata esnekliği araçları ve çeyrek piksel hareket dengeleme dışında standart tüm H.264/AVC temel profil kodlama araçlarını sunmaktadır. Çeyrek piksel hareket dengelem yerine, tüm parlaklılık ve renklik bileşenleri için tam sayı ve yarım piksel pozisyonlarında hareket kestirim ve dengeleme gerçeklenmiştir. Kullanılan DM642 DSP çekirdeği platformu, 2-seviyeli bellek/önbellek aşama düzenine sahip ve VLIW içeren yüksek performanslı sayısal işlemci olarak tasarlanmıştır. Sunulan H.264 temel kodlayıcı sistemin gerçeklenmesi ve eniyilemesi bu tezin konusudur. Üstelik, algoritma bazlı, mimari ve bellek stratejilerini içeren eniyileme çalışma fazları detaylarıyla açıklanmaktadır. H.264/AVC video kodlayıcının hem geliştirme ortamında hem de DM642 EVM donanım ortamında çalışması doğrulanmıştır. Kısaca, kodlayıcı sisteme giriş olan CIF çözünürlükte sıkıştırılmamış YUV video dizisi H.264 Annex-B dosya biçiminde ve de ekrana video çıktı verilerek sıkıştırılmaktadır. Ek olarak, kodlayıcı çıktısı H.264 referans yazılımla doğruluğu kontrol edilmiş ve uyumluluğu kanıtlanmıştır.Recently, digital video coding is mandatory in many applications such as digital surveillance systems, video conferencing, mobile applications as well as video broadcasts. The H.264/MPEG-4 Part 10, an international video compression standard, is developed for improving the coding efficiency compared to previous standards. However, the coding improvement comes with an increase in coding complexity. In this thesis, an H.264 baseline profile encoder is implemented on Texas Instruments TMS320DM642 digital signal processor. The real-time implementation of the H.264/AVC encoder on DM642 DSP core offers most of the standard H.264/AVC baseline profile coding tools except error resiliency tools and quarter-pel motion estimation. Instead of quarter-pel motion compensation, integer and half pixel position motion estimation and compensation for all luminance and chrominance components are implemented. The target platform, DM64 DSP core, is designed as a high-performance digital media processor with two-level memory/cache hierarchy and VLIW architecture. The subject of the thesis is H.264 baseline encoder system realization and optimization on the target platform. Moreover, the study of optimization phases covering algorithmic, architectural and memory strategies are clarified in details. The H.264/AVC encoder system is verified both to execute on the development workstation and DM642 EVM (Evaluation Module) hardware platform. Briefly, the uncompressed input of a YUV video sequence with CIF resolution to the encoder system is compressed to H.264 Annex-B file format and displayed on screen. Additionally, the encoder output is verified with H.264 reference software and the compliancy is proven.