MPEG-4物件視訊編碼器在PACDSP平台上之軟體實現

Abstract

MPEG-4 為一廣泛應用之多媒體訊號壓縮標準。本篇論文介紹在PACDSP v3.0 平台上MPEG-4 物件視訊編碼器之實現，本平台由一超長指令數位訊號處理器與一ARM926EJ-S 處理器所組成。為了最佳化程式流程，我們也完成了許多的靜態分析，並且利用超長指令處理器架構上之特性來達到即時編碼。我們已可在ARM 平台上呈現簡單的展示，並在指令集模擬器上驗證DSP 部分之正確性。 在我們的實作當中，我們使用了MPEG-4 參考軟體，MoMuSys，當作驗證的比較對象。首先，我們分析了MPEG-4 物件視訊編碼器之統計特性並且對編碼流程有了初步的瞭解。接著，我們分析編碼之運算複雜度並且藉此找到有效率的實現方法。在移動估測編碼中，我們利用螺旋搜尋法中的一項參數來降低運算複雜度，並且沒有犧牲太多的影像品質。在形狀編碼中，我們使用多重符號之內容基礎的算術編碼(CAE)來壓縮二元形狀資訊，並在inter 編碼模式中做調整以降 低運算複雜度。在紋理編碼中，我們根據離散餘弦轉換(DCT)之特性來跳過多餘的運算。 為了加速執行時間，我們將規律之運算分佈於兩組以增加處理器之效能。我們也使用單指令多資料(SIMD)指令以及一般指令層級平行化來減少處理器之延遲。我們討論了離散餘弦轉換(DCT)和離散餘弦反轉換(IDCT)之效能與精確度，並且我們的離散餘弦反轉換(IDCT)實現能夠符合IEEE 1180-1190 標準之規範。 在所有的最佳化之後，我們在最好的情況下可分別在intra 和inter 編碼模式下達到每秒33 和43 張的QCIF 畫面即時編碼。而整個程式的大小為27 Kbytes，也小於PACDSP 的程式快取記憶體大小32 Kbytes。 在本篇論文當中，我們首先介紹了MPEG-4 標準以及PADSP 平台之概述。接著討論靜態分析、最佳化方法、整體實作設計、以及實驗結果。最後簡單介紹了雙核心實現的系統與機制。