TI DSP在視頻傳輸和處理中的應(yīng)用

前言

　　DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，正在我國教育界、科技界和工程界蓬勃地展開。數(shù)以百計(jì)的大學(xué)建設(shè)了DSP技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)了相關(guān)的課程和實(shí)驗(yàn)；大量的相關(guān)教材、技術(shù)手冊和應(yīng)用書籍得到編寫、編譯和出版。更為重要的是，基于DSP技術(shù)的研究和開發(fā)，無論是涉及的范圍，還是達(dá)到的深度，都令人嘆為觀止。以兩年一度的TI DSP大賽為例，每次都有數(shù)十所大學(xué)的上百支代表隊(duì)參賽，參賽者所表現(xiàn)出來的選題的廣度、算法研究的深度，算法實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的嫻熟程度，無不令人振奮?！　‰S著教學(xué)、科研的發(fā)展和深入，教師、學(xué)生、以及科研和工程技術(shù)人員已經(jīng)不再滿足于對DSP的粗淺了解；市場的發(fā)育，對DSP技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也提出了越來越高的要求。在這樣的形勢下，編寫和出版一套DSP應(yīng)用匯編叢書，就成為一種強(qiáng)烈的需求，并迅速在出版社、TI公司以及編寫者之間達(dá)成了共識(shí)?！　∥覀円沧⒁獾?，在全球范圍內(nèi)，隨著DSP技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和應(yīng)用程度的深入，通用DSP器件的增幅在逐步減緩，而基于DSP核的各種SoC、ASSP以及嵌入式系統(tǒng)，正在以更快的速度發(fā)展。對于DSP工程師來說，開發(fā)算法并將算法在DSP芯片或DSP核上實(shí)現(xiàn)，還將仍然是長期的重要任務(wù)。本叢書的編寫和出版，正是基于這樣的認(rèn)識(shí)和理解。　　這套叢書是這樣設(shè)計(jì)的：　　按應(yīng)用領(lǐng)域來分類，先在幾個(gè)重要的領(lǐng)域，例如，通信信號(hào)處理、圖像/視頻信號(hào)處理、音頻/語音信號(hào)處理、工業(yè)控制、通用信號(hào)處理算法、DSP接口與軟件工具等，各出一個(gè)選題。每個(gè)選題以TI網(wǎng)站上公開的Application notes為基本內(nèi)容，為了便于讀者理解和使用，各書的編譯者對所介紹的內(nèi)容，都不同程度增加了補(bǔ)充性的介紹?！　∵@套叢書是開放的，這里所指的開放，包含以下兩重意思：一方面，隨著各領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，新的算法和新的器件層出不窮，本叢書對新的算法及其實(shí)現(xiàn)的介紹也會(huì)繼續(xù)下去；另一方面，歡迎廣大的讀者對叢書的選題和內(nèi)容提出意見和建議，更歡迎有志者加入編寫者的行列。　　本叢書第一批選題的作者，是各高校多年從事DSP技術(shù)研究和實(shí)踐的教師，以及他們的一些研究生，他們在各自的領(lǐng)域具有長期的知識(shí)積累和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為本叢書的選題、編寫和出版付出了辛勤的勞動(dòng)?！　I公司對本叢書所使用的文檔予以了授權(quán)，TI（中國）大學(xué)計(jì)劃對叢書的編寫和出版給予了一貫的支持和鼓勵(lì)。電子工業(yè)出版社的編輯們，首先提出了本叢書的創(chuàng)意，積極參與了選題策劃和論證，認(rèn)真地完成了編輯和出版工作。在此，對所有為本叢書的選題、編寫、出版作出貢獻(xiàn)的單位和人士，致以深切的謝意和敬意?！　∠Ｍ@套叢書的出版，能對推動(dòng)我國DSP技術(shù)的教育和應(yīng)用起到微薄的作用，衷心希望得到廣大讀者的支持、意見和建議。

內(nèi)容概要

　　 本書主要介紹TI DSP在視頻傳輸和處理中的一些應(yīng)用實(shí)例，分四部分內(nèi)容。第一部分介紹DSP和視頻技術(shù)的基本概念，包括DSP系統(tǒng)開發(fā)的基本框架和視頻編碼基礎(chǔ)；第二部分討論DSP在JPEG和MPEG實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用；第三部分是H.264在DSP上的實(shí)現(xiàn)，分別給出在TMS320C6416和DM642平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)，包括H.264在DSP上實(shí)現(xiàn)的軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化和算法效率優(yōu)化；第四部分講解DSP在圖像增強(qiáng)方面的應(yīng)用，這部分還介紹了從MATLAB算法到DSP實(shí)現(xiàn)的開發(fā)過程。

書籍目錄

第1章  技術(shù)基礎(chǔ)概要　1.1  數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)　1.2  數(shù)字視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)概述　　1.2.1  國際電信聯(lián)盟（ITU-T）視頻標(biāo)準(zhǔn)H系列　　1.2.2  MEPG系列視頻標(biāo)準(zhǔn)　1.3  DSP系統(tǒng)開發(fā)的基本流程　　1.3.1  DSP的發(fā)展及特點(diǎn)　　1.3.2  DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)　1.4  視頻處理算法開發(fā)平臺(tái)　　1.4.1  DSP程序開發(fā)基本的流程　　1.4.2  DM642開發(fā)平臺(tái)　　1.4.3  XDS560 JTAG仿真器　　1.4.4  DSP/BIOS實(shí)時(shí)內(nèi)核　　1.4.5  Code Composer Studio（CCS）　　1.4.6  軟硬件接口　　1.4.7  一個(gè)示例程序第2章  視頻圖像壓縮編碼基礎(chǔ)　2.1  數(shù)字圖像編碼概述　2.2  圖像的表示和編碼質(zhì)量的評(píng)價(jià)　　2.2.1  靜止圖像格式　　2.2.2  視頻序列的常用格式　　2.2.3  編碼質(zhì)量的評(píng)價(jià)　2.3  信息理論基礎(chǔ)和熵編碼　　2.3.1  離散信源的熵表示　　2.3.2  信源編碼定理　　2.3.3  Huffman編碼　　2.3.4  算術(shù)編碼　　2.3.5  行程編碼　　2.3.6  有記憶信源的編碼問題　2.4  量  化　　2.4.1  率失真函數(shù) （Rate Distortion function）　　2.4.2  標(biāo)量量化　2.5  預(yù)測編碼（PREDICTIVE CODING）　2.6  變換編碼　　2.6.1  一般圖像變換　　2.6.2  DCT變換　　2.6.3  變換編碼　　2.6.4  基于HVS的量化與碼率分配　　2.6.5  量化系數(shù)的掃描和表示方法　　2.6.6  一個(gè)編碼實(shí)例　2.7  塊匹配運(yùn)動(dòng)估計(jì)與補(bǔ)償　　2.7.1  運(yùn)動(dòng)矢量的快速搜索算法　　2.7.2  變塊大小的分層運(yùn)動(dòng)估計(jì)　　2.7.3  分?jǐn)?shù)像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)　　2.7.4  重疊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測（OMCP）　　2.7.5  雙向預(yù)測　2.8  序列圖像編碼算法　2.9  各種圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用目標(biāo)和主要技術(shù)第3章  TMS320C6000實(shí)現(xiàn)JPEG編解碼器　3.1  JPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)　　3.1.1  JPEG標(biāo)準(zhǔn)的工作模式　　3.1.2  基本工作模式（Baseline Mode）　　3.1.3  其他工作模式　3.2  JPEG在C6000上的實(shí)現(xiàn)　　3.2.1  JPEG編碼器　　3.2.2  JPEG解碼器第4章  MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)及其在DSP上的實(shí)現(xiàn)　4.1  MPEG-1視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)　　4.1.1  SIF格式　　4.1.2  MPEG-1視頻編碼　　4.1.3  MPEG-1視頻解碼　　4.1.4  MPEG-1的其他問題　4.2  MPEG-2　　4.2.1  MPEG-2的運(yùn)動(dòng)估計(jì)　　4.2.2  MPEG-2的變換和掃描　　4.2.3  MPEG-2的可分級(jí)編碼模式　　4.2.4  MPEG-2分檔和分層　4.3  MPEG-4　　4.3.1  MPEG-4組成　　4.3.2   MPEG-4視頻編碼原理　　4.3.3  MPEG-4中視頻編碼器的實(shí)現(xiàn)　　4.3.4  MPEG－4中的差錯(cuò)控制方法　　4.3.5  MPEG-4中的解碼技術(shù)　4.4  基于MS320C62X的MPEG-2視頻解碼器實(shí)現(xiàn)　　4.4.1  軟件實(shí)現(xiàn)概述　　4.4.2  算法描述　　4.4.3  解碼器的實(shí)現(xiàn)　　4.4.4  與解碼器的連接　　4.4.5  程序的運(yùn)行第5章  TMS320C6416實(shí)現(xiàn)H.264　5.1  H.264概述　5.2  H.264視頻編解碼器　5.3  H.264的結(jié)構(gòu)框架　　5.3.1  H.264的Profiles和Levels　　5.3.2  H.264支持的視頻格式　　5.3.3  H.264碼流格式　　5.3.4  H.264的幀結(jié)構(gòu)　5.4  H.264具體技術(shù)概述　　5.4.1  幀內(nèi)預(yù)測編碼　　5.4.2  運(yùn)動(dòng)估計(jì)　　5.4.3  整數(shù)DCT變換　　5.4.4  熵編碼　5.5  實(shí)現(xiàn)H.264編解碼的TMS320C6416平臺(tái)　　5.5.1  TMS320C6416簡介　　5.5.2  CPU的技術(shù)特點(diǎn)　　5.5.3  NVDK（Network Video Development kit）簡介　5.6  H.264在NVDK上的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化　　5.6.1  算法選擇　　5.6.2  編碼器代碼移植　　5.6.3  代碼優(yōu)化　　5.6.4  程序優(yōu)化結(jié)果　5.7  算法優(yōu)化　　5.7.1  快速整像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法——ARPS-4　　5.7.2  基于早停止技術(shù)的亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)快速算法　　5.7.3  快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析　　5.7.4  快速模式選擇算法第6章  H.264編碼器在TMS320DM642的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化　6.1  TMS320DM642 EVM　　6.1.1  DM642的緩存結(jié)構(gòu)　　6.1.2  DM642的視頻接口　6.2  DSP平臺(tái)的程序開發(fā)問題　6.3  編碼器實(shí)現(xiàn)　　6.3.1  算法基本流程　　6.3.2  代碼移植　6.4  代碼優(yōu)化　　6.4.1  項(xiàng)目級(jí)優(yōu)化　　6.4.2  指令級(jí)優(yōu)化　　6.4.3  緩存優(yōu)化　　6.4.4  優(yōu)化結(jié)果　6.5  程序示例第7章  使用CCS開發(fā)視頻圖像增強(qiáng)算法　7.1  直方圖均衡化的基本原理　7.2  實(shí)現(xiàn)代碼　7.3  調(diào)  試　　7.3.1  DSP/BIOS 錯(cuò)誤調(diào)試　　7.3.2  使用LOG 模塊輸出信息　7.4  算法性能優(yōu)化　　7.4.1  如何評(píng)估一個(gè)DSP算法的性能　　7.4.2  程序優(yōu)化第8章  使用MATLAB開發(fā)DSP的圖像處理算法　8.1  MATLAB LINK FOR CODE COMPOSER STUDIO　　8.1.1  背景介紹　　8.1.2  安裝配置　8.2  示例程序　8.3  使用EMBEDDED MATLAB構(gòu)造SIMULINK模塊　　8.3.1  Embedded MATLAB簡介　　8.3.2  如何使用Embedded MATLAB 開發(fā)Simulink Blocks　8.4  使用MATLAB開發(fā)的視頻圖像增強(qiáng)算法

章節(jié)摘錄

　　隨著通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，人們對多媒體信號(hào)的需求越來越多，要求的質(zhì)量也越來越高，如何在現(xiàn)有的技術(shù)水平和硬件條件下，實(shí)現(xiàn)合理、優(yōu)化、實(shí)時(shí)的多媒體通信終端設(shè)備和多媒體信息存儲(chǔ)設(shè)備一直是近年來信號(hào)處理領(lǐng)域和相關(guān)產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的話題?！　∥覀冎溃嗝襟w通信終端平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)主要有兩點(diǎn)。第一，需要有快速、穩(wěn)定的處理器作為多媒體處理的硬件平臺(tái)；第二，需要有適合網(wǎng)絡(luò)或者無線通信的視頻通信協(xié)議，兩者的結(jié)合才能產(chǎn)生高效的多媒體通信設(shè)備。多媒體存儲(chǔ)設(shè)備則要求高質(zhì)量的壓縮編碼和有效的檢索、瀏覽功能?！　《嗝襟w信號(hào)處理主要針對音頻、視頻信號(hào)，本系列叢書中已有專門討論音頻處理的分冊，所以本書重點(diǎn)介紹視頻圖像處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)?！　∧壳?，隨著數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效的視頻圖像處理有了可能，尤其是TI（Texas Instruments）公司的TMS320C64系列產(chǎn)品及后續(xù)的DM64X系列，Davinci系列和OMAP系列產(chǎn)品等，具有高主頻、多流水線、高并行度及專用的視頻信號(hào)處理指令和接口等優(yōu)點(diǎn)，使其成為視頻處理領(lǐng)域性能優(yōu)異的DSP芯片類型之一?！　♂槍Ξ?dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬還不夠，無線通信信道誤碼率較高的情況，穩(wěn)定的低碼率視頻信號(hào)的需求一直都是必要的，而視頻存儲(chǔ)設(shè)備同樣要求較高壓縮率和方便的瀏覽功能。因此，各種視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)被制定并側(cè)重于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其中，H.264／AVC是ITU-T視頻編碼專家組和ISO／IEC運(yùn)動(dòng)圖像專家組聯(lián)合提出的最新一代的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。目前，在工程實(shí)際中，針對不同需要，有多種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)存在，可以根據(jù)需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)?！　”緯懻撚肈SP實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻的編碼、傳輸和處理。本章首先概要介紹關(guān)于視頻圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，以及利用DSP實(shí)現(xiàn)視頻處理的一些基本的流程，概要介紹TI DSP開發(fā)中的基本工具CCS，并以DM642為參考平臺(tái)，給出了一個(gè)視頻圖像采集和顯示的例子。關(guān)于視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)在第2章給出更加詳細(xì)的討論，后續(xù)章節(jié)則介紹在幾種不同DSP平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)典型視頻處理算法的一些關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)于各種DSP的CPU和指令集的詳細(xì)敘述，請參考相關(guān)文檔。

編輯推薦

　　圍繞應(yīng)用，重點(diǎn)突出實(shí)用　　全面覆蓋，資料及時(shí)、權(quán)威　　專家篩選，內(nèi)容深入、經(jīng)典

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