基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器的設(shè)計(jì)

郭翠娟，馬瑞銘，武志剛

（天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津 300387）

基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器的設(shè)計(jì)

郭翠娟，馬瑞銘，武志剛

（天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津 300387）

針對(duì)提高嵌入式視頻設(shè)備圖像清晰度的需求，結(jié)合H.264視頻壓縮技術(shù)和嵌入式技術(shù)研制了一種高清視頻編解碼器，提出了基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器的設(shè)計(jì)方案，以Hi3517和Hi3531為核心，設(shè)計(jì)了高清視頻編解碼器的硬件；在Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境下采用C語(yǔ)言編寫(xiě)了高清視頻編解碼器的軟件；研究了H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法，提出了一種針對(duì)本文中視頻編解碼器的H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)優(yōu)化算法.結(jié)果表明，該高清視頻編解碼器在沒(méi)有明顯降低圖像質(zhì)量的前提下，顯著減少了幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法的復(fù)雜度，提高了視頻編碼的有效性和實(shí)時(shí)性.搭建了基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器的測(cè)試平臺(tái)，并且進(jìn)行了調(diào)試與實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該高清視頻編解碼器可以實(shí)時(shí)地完成對(duì)高清視頻的采集、編碼、傳輸、解碼和播放.

嵌入式；高清；視頻編解碼器

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、視頻技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，視頻編解碼器在安防監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生、視頻通信等領(lǐng)域應(yīng)用的也越來(lái)越廣泛，而高清視頻編解碼器逐漸成為未來(lái)應(yīng)用和發(fā)展的重點(diǎn)[1-3].提高圖像的分辨率和幀率的同時(shí)也帶來(lái)了龐大的圖像數(shù)據(jù)量，但是現(xiàn)在市場(chǎng)上的大部分嵌入式視頻編解碼器不具備高清視頻數(shù)據(jù)處理能力[4-5].Hi3517和Hi3531是海思半導(dǎo)體公司推出的第二代高性能多媒體處理芯片，具有高集成、可編程、支持H.264和MJPEG等多協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)[2]，可廣泛應(yīng)用于實(shí)時(shí)視頻通信、數(shù)字圖像監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等領(lǐng)域.本文基于Hi3517和Hi3531芯片，結(jié)合H.264視頻壓縮技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出了基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器的設(shè)計(jì)方案.

1 高清視頻編解碼器的設(shè)計(jì)

1.1 高清視頻編解碼器硬件設(shè)計(jì)

高清視頻編解碼器的硬件由視頻采集模塊、視頻編碼及傳輸模塊、視頻解碼及傳輸模塊、視頻輸出模塊和電源模塊組成.如圖1所示為該高清視頻編解碼器的硬件組成框圖.

圖1 高清視頻編解碼器硬件組成框圖Fig.1 Hardware block diagram of HD video codec

視頻采集模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)視頻數(shù)據(jù)的接收和視頻格式的轉(zhuǎn)換；視頻編碼及傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了視頻的H.264編碼并將碼流發(fā)送至以太網(wǎng)；視頻解碼及傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了從以太網(wǎng)上接收并解碼視頻碼流；視頻輸出模塊實(shí)現(xiàn)了視頻格式的轉(zhuǎn)換和視頻的輸出顯示；電源模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)功能模塊的供電.

1.2 主控芯片簡(jiǎn)介

Hi3517和Hi3531是由華為海思公司推出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)高性能音視頻業(yè)務(wù)，并提供靈活豐富的應(yīng)用業(yè)務(wù)的微處理器芯片.Hi3517和Hi3531在性能和功能的實(shí)現(xiàn)上差異不大，Hi3517在硬件架構(gòu)上只有一個(gè)ARM核，而Hi3531則是采用雙ARM核架構(gòu).本文將重點(diǎn)介紹Hi3531芯片特點(diǎn).

Hi3531采用了高性能的ARM Cortex-A9雙核作為處理器，用來(lái)完成系統(tǒng)任務(wù)和部分音視頻處理功能，最高頻率可達(dá)930 MHz，集成了MMC/SD/SDIO控制器，高性能DE3/3DES/AES加解密安全引擎，支持802.3標(biāo)準(zhǔn)的10/100 Mbit/s的以太網(wǎng)口（可同時(shí)支持半雙工和雙工模式），支持Nor Flash和Nand Flash，具備4個(gè)UART接口，2個(gè)USB2.0接口，GPIO接口和一個(gè)SPI控制器.ARM Cortex-A9處理器具有獨(dú)立的32KB L1指令Cache，32 KB L1數(shù)據(jù)Cache，共享256 KB L2 Cache，內(nèi)置MMU，支持Linux操作系統(tǒng)，

1.3 高清視頻編碼器應(yīng)用程序

高清視頻編碼器的應(yīng)用程序調(diào)用海思媒體處理函數(shù)庫(kù)和Linux系統(tǒng)函數(shù)，完成對(duì)軟件系統(tǒng)的初始化和圖像的編碼等相關(guān)功能的執(zhí)行.該高清視頻編碼器應(yīng)用程序軟件流程圖如圖2所示.

圖2 視頻編碼器軟件流程圖Fig.2 Flow chart of video encode software

在高清視頻編碼器的應(yīng)用程序中，為了描述圖像數(shù)據(jù)在接收、編碼過(guò)程中不同階段的狀態(tài)，定義了輸入設(shè)備、輸入通道、編碼通道、編碼通道組等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).編碼程序啟動(dòng)后完成以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化.一幀圖像先由輸入設(shè)備獲取，傳送至輸入通道，最后進(jìn)入編碼通道，調(diào)用編碼器并按照預(yù)先設(shè)置的編碼參數(shù)完成圖像編碼.圖像碼流依據(jù)H.264的標(biāo)準(zhǔn)，采用網(wǎng)絡(luò)抽象單元（network abstraction layer unit，NALU）為單位，視頻編碼應(yīng)用程序中分析處理NALU碼流數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度以適配網(wǎng)絡(luò)最大傳輸單元的長(zhǎng)度（MTU），針對(duì)NALU長(zhǎng)度大于MTU的數(shù)據(jù)包的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用FU-A（Fragmentation Unit-A，分割分組）機(jī)制對(duì)其進(jìn)行拆包處理.

1.4 高清視頻解碼器應(yīng)用程序

高清視頻解碼器應(yīng)用程序包括3個(gè)線(xiàn)程：1個(gè)主線(xiàn)程和2個(gè)次線(xiàn)程.主線(xiàn)程完成解碼程序環(huán)境參數(shù)的配置；一個(gè)次線(xiàn)程負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)中接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)包；另一個(gè)次線(xiàn)程則負(fù)責(zé)重組圖像數(shù)據(jù)包并且完成圖像解碼工作.

本設(shè)計(jì)中將網(wǎng)絡(luò)接收功能與視頻解碼功能獨(dú)立分開(kāi)為2個(gè)線(xiàn)程，避免了在單線(xiàn)程中由于視頻數(shù)據(jù)流量的增大，解碼器和網(wǎng)絡(luò)接收模塊工作不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致解碼后圖像質(zhì)量降低的情況.

1.4.1 多線(xiàn)程間鏈表通信機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)接收線(xiàn)程與視頻解碼線(xiàn)程之間利用鏈表隊(duì)列機(jī)制作為媒介完成圖像數(shù)據(jù)的交換.鏈隊(duì)列機(jī)制使用2類(lèi)鏈表：一類(lèi)為data-list（數(shù)據(jù)隊(duì)列），其鏈表中每個(gè)結(jié)點(diǎn)存放一幀或幾幀圖像數(shù)據(jù)，結(jié)點(diǎn)嚴(yán)格按照?qǐng)D像數(shù)據(jù)順序的依次排列；另一類(lèi)為manager-list（管理隊(duì)列），其鏈表中每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都是一個(gè)data-list，manager-list按照FIFO（First In First Out，先進(jìn)先出）原則處理結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù).線(xiàn)程間通信工作示意圖如圖3所示.

圖3 鏈隊(duì)列工作示意圖Fig.3 Schematic diagram of chain queue

1.4.2 視頻數(shù)據(jù)重組

視頻解碼器需要將接收到的FU-A數(shù)據(jù)包重組還原完整的NALU視頻數(shù)據(jù)包，這樣視頻解碼模塊才能識(shí)別H.264視頻數(shù)據(jù)，完成圖像解碼.

從網(wǎng)絡(luò)中接收的圖像數(shù)據(jù)包分為2種：一種是單個(gè)NALU；一種是分片F(xiàn)U-A.單個(gè)NALU無(wú)需重組數(shù)據(jù)包，直接將其放入視頻碼流Buffer即可.針對(duì)分片的FU-A，視頻解碼程序要將不同的FU-A頭部信息置換為相應(yīng)的NALU頭部信息，并把轉(zhuǎn)換后的視頻數(shù)據(jù)按順序存入碼流Buffer中.數(shù)據(jù)重組的流程圖如圖4所示.

圖4 數(shù)據(jù)重組流程圖Fig.4 Flow chart of data reorganization

1.5 Web服務(wù)器

本設(shè)計(jì)采用Boa作為嵌入式Web服務(wù)器，提供基于Web頁(yè)面的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和視頻參數(shù)設(shè)置界面[6-7].Web頁(yè)面的功能是使用其內(nèi)嵌的表單提交配置數(shù)據(jù)，瀏覽器收集到提交的數(shù)據(jù)后調(diào)用相關(guān)的CGI程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并最終將處理后數(shù)據(jù)通過(guò)瀏覽器反饋在Web頁(yè)面上.采用HTML語(yǔ)言編寫(xiě)Web頁(yè)面及內(nèi)建表單時(shí)，由ACTION屬性來(lái)指定相關(guān)的CGI程序，如ACTION=cgi-bin/reboot，由METHOD屬性來(lái)指定所提交表單數(shù)據(jù)的方式，即METHOD=GET（POST）.

可配置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括設(shè)備本機(jī)IP地址、目的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和設(shè)備MAC地址等；可配置的視頻參數(shù)包括視頻分辨率和幀率，如1024×768、1280 ×1024、1440 ×900、720P50、720P60、1080P50、1080P60.參數(shù)配置完成后，通過(guò)CGI程序?qū)⑿碌膮?shù)寫(xiě)入應(yīng)用程序的配置文件，高清視頻編解碼器的應(yīng)用程序?qū)?huì)在下一次啟動(dòng)的時(shí)候讀取新的配置參數(shù).此外在參數(shù)配置界面中，還可以遠(yuǎn)程控制設(shè)備的狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)設(shè)備工作在不正常的狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)該設(shè)備的參數(shù)配置頁(yè)面手動(dòng)控制這個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，重啟或關(guān)閉設(shè)備.Web軟件流程圖如圖5所示.

圖5 Web軟件流程圖Fig.5 Flow chart of Web software

2 H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法優(yōu)化

2.1 H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法復(fù)雜度分析

在幀內(nèi)預(yù)測(cè)中，H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用拉格朗日率失真優(yōu)化（Rate Distortion Optimization，RDO）策略進(jìn)行最優(yōu)編碼模式的選擇[8-9].為了達(dá)到最佳的編碼性能，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高壓縮比，H.264會(huì)遍歷所有可能的編碼模式，選擇率失真代價(jià)最小的模式作為最佳幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式[10-11].RDO方式的具體選擇過(guò)程為先掃描16個(gè)4×4的亮度宏塊，分別取得相應(yīng)的最小率失真值，然后計(jì)算1個(gè)16×16宏塊的最小率失真值，最后再掃描8×8的色度塊并取得最小的率失真值.整個(gè)編碼模式選擇過(guò)程總共要進(jìn)行M8×（16×M4+M16）=592次RDO計(jì)算（M4、M8、M16分別為4×4預(yù)測(cè)模式，8×8預(yù)測(cè)模式，16×16預(yù)測(cè)模式），其計(jì)算量很大.本文將會(huì)對(duì)占據(jù)計(jì)算量復(fù)雜度較高的4×4幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇算法進(jìn)行優(yōu)化.

2.2 H.264幀內(nèi)預(yù)測(cè)算法優(yōu)化

幀內(nèi)預(yù)測(cè)是在空間域上進(jìn)行的預(yù)測(cè)編碼，可以除去相鄰塊之間的空間冗余度，取得更為有效的壓縮.對(duì)于亮度塊有4×4和16×16兩種尺寸，4×4亮度塊有9種可選的幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式，16×16亮度塊有4種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式.在4×4亮度塊的9種幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式中，除了模式2為直流預(yù)測(cè)（DC）模式，其他8種幀內(nèi)預(yù)測(cè)方向圖如圖6所示.

圖6 亮度塊幀內(nèi)預(yù)測(cè)8個(gè)預(yù)測(cè)方向Fig.6 Eight predictionaldirection in luna block

利用相鄰宏塊預(yù)測(cè)模式之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性的理論，根據(jù)當(dāng)前4×4塊的左邊塊和上邊塊的預(yù)測(cè)模式可以預(yù)測(cè)當(dāng)前塊最有可能的預(yù)測(cè)模式.如果模式0為次優(yōu)模式的話(huà)，則最優(yōu)模式往往就是臨近模式0的模式5或者模式7，由于模式2（DC）的特殊性，因此將DC模式也加入到最優(yōu)模式的預(yù)測(cè)范圍內(nèi).如果最優(yōu)模式在模式0和模式4之中的一個(gè)，則模式0的次優(yōu)模式集合和模式4的次優(yōu)模式集合的交集即模式5和DC模式是最優(yōu)模式的候選模式.基于這個(gè)理論可首先進(jìn)行粗略的模式選擇，選取預(yù)測(cè)圖中方向性比較強(qiáng)的幾個(gè)模式，垂直預(yù)測(cè)模式0，水平預(yù)測(cè)模式1，以及下左對(duì)角線(xiàn)預(yù)測(cè)模式3，下右對(duì)角線(xiàn)預(yù)測(cè)模式4，然后使用簡(jiǎn)化的代價(jià)函數(shù)SATD（Sum of Absolute Transformed Difference，哈達(dá)瑪變換后再絕對(duì)值求和）計(jì)算它們相應(yīng)的RD（Rate Distirtion，率失真）性能，取其中值較小的兩個(gè)和DC模式加入到預(yù)測(cè)范圍中，然后根據(jù)這2個(gè)模式在預(yù)測(cè)圖中的位置及相關(guān)性判斷是否需要增加新的模式到預(yù)測(cè)范圍中；再使用RDO對(duì)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的模式進(jìn)行精確的模式選擇，計(jì)算預(yù)測(cè)范圍中各個(gè)模式的率失真代價(jià)，取率失真代價(jià)最小的為最優(yōu)模式.

SATD的值通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)差值進(jìn)行哈達(dá)瑪變換，然后計(jì)算變換系數(shù)的絕對(duì)和得到的，即

式中：T代表哈達(dá)瑪變換；s（x，y）和c（x，y）分別代表當(dāng)前宏塊和預(yù)測(cè)宏塊的像素.

RDO由公式（2）計(jì)算：

式中：SSD表示原始?jí)K和重建塊之間像素差的平方和；λ表示拉格朗日因子；R表示所需傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)總和，這些比特流中包括殘差塊、預(yù)測(cè)模式和運(yùn)動(dòng)矢量信息等.

由于SATD與RDO性能有一定的相關(guān)性，因此可以使用SATD預(yù)先排除掉一些可能性較小的預(yù)測(cè)模式，從而降低計(jì)算復(fù)雜度，然后再采用RDO對(duì)篩選出的粗略的預(yù)測(cè)模式進(jìn)行精確選擇，以便確定最終的編碼模式.

3 測(cè)試

為了測(cè)試視頻編解碼器的有效性、可靠性與實(shí)時(shí)性，首先搭建視頻編解碼器工作環(huán)境，使用瀏覽器分別登錄視頻編碼器、視頻解碼器的設(shè)置界面，配置相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及視頻參數(shù).在測(cè)試中，本設(shè)計(jì)選取了8 000幀分辨率分別為1024×768和1280×1024，幀率為30 fps的VGA格式的動(dòng)態(tài)圖像和分辨率分別為1280×720、1920×1080，幀率為60 fps的HDMI格式的動(dòng)態(tài)圖像作為測(cè)試視頻序列.選取的測(cè)試視頻序列具有較強(qiáng)的代表性，視頻序列中具有多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，且背景復(fù)雜.測(cè)試視頻序列的編碼幀結(jié)構(gòu)為IPPP，搜索半徑為16像素，其余編碼參數(shù)保持默認(rèn)值.

利用Linux系統(tǒng)Proc調(diào)試信息和海思SDK調(diào)試接口，分別統(tǒng)計(jì)了測(cè)試圖像序列中的接收幀率、畫(huà)面延遲時(shí)間、傳輸帶寬，如表1所示；在算法性能測(cè)試中，統(tǒng)計(jì)了分別在量化參數(shù)QP為28、32，分辨率為1280×720、1920×1080下編碼先后圖像PSNR的變化率、生成碼率的變化率和編碼時(shí)間的變化率測(cè)試結(jié)果如表2和表3所示所示.

表1 測(cè)試結(jié)果Tab.1 Test result

表2 QP=28時(shí)算法性能比較Tab.2 Algorithem performance comparison when QP is 28

表3 QP=32時(shí)算法性能比較Tab.3 Algorithem performance comparison when QP is 32

測(cè)試結(jié)果表明，該高清視頻編解碼器針對(duì)不同分辨率的輸入圖像，不僅數(shù)據(jù)帶寬占用率較低，而且顯示畫(huà)面清晰流暢，實(shí)時(shí)性表現(xiàn)良好.算法優(yōu)化測(cè)試中，QP越小，圖像量化的精度也就越高，編碼器工作負(fù)載也就越大.在QP為28時(shí)，經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化的編碼重構(gòu)圖像相較于未經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化的編碼圖像，在PSNR上降低了0.428，碼率增加了1.429%，但是編碼時(shí)間減少了24.27%；在QP=32時(shí)，優(yōu)化算法對(duì)編碼器性能的提升更加明顯，經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化的編碼重構(gòu)圖像相較于未經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化的編碼圖像，在PSNR上降低了0.277，碼率增加了1.201%，但是編碼時(shí)間卻減少了36.35%.

為了對(duì)比本設(shè)計(jì)中視頻編解碼器與其他視頻編解碼器平臺(tái)的性能差異，選用了幀率、量化參數(shù)、圖像內(nèi)容相同但分辨率不同的圖像作測(cè)試序列，分別輸入DM6467、XC3S400和Hi3517&Hi3531平臺(tái)，統(tǒng)計(jì)解碼后重構(gòu)圖像的信噪比（PSNR），如圖7所示.

圖7 不同視頻平臺(tái)編解碼性能對(duì)比Fig.7 Coding performance comparison of different video platform

由圖7可見(jiàn)，隨著圖像分辨率的增加，DM6467和XC3S400在解碼后圖像的PSNR上具有較高水平，其中DM6467和XC3S400分別代表了DSP和FPGA視頻編解碼平臺(tái)；以Hi3517和Hi3531為代表的ARM視頻編解碼平臺(tái)在經(jīng)過(guò)算法優(yōu)化后取得了和DM6467相當(dāng)?shù)慕獯a后重構(gòu)圖像的PSNR.但是Hi3517和Hi3531在開(kāi)發(fā)成本上相較于DM6467和XC3S400卻有較大的優(yōu)勢(shì).

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于以太網(wǎng)的嵌入式高清視頻編解碼器可以完成對(duì)1024×768、1280×1024、720 P、1080 P等高清分辨率視頻的采集、編解碼、傳輸和播放.其具有清晰度高、實(shí)時(shí)性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，可被應(yīng)用在安防監(jiān)控領(lǐng)域，提升了實(shí)用價(jià)值，降低了經(jīng)濟(jì)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.但是不足之處在于用戶(hù)無(wú)法控制視頻的播放過(guò)程.希望能在以后的工作中找到合適的解決方法，進(jìn)一步優(yōu)化該高清視頻編解碼器的功能.

[1]蔡麗艷.基于H.264嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京郵電大學(xué)，2013.

[2]畢厚杰.新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)—H.264/AVC[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[3]蔣勇，陽(yáng)俊，付錫林，等.基于H.264的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，22（2）：75-78.

[4]HONG Seongsoo.Embedded linux outlook in the PostPC industry[C]//Object-Oriented Real-Time Distributed Computing. 2003：37-40.

[5]張正華，胡方來(lái)，蘇波，等.基于H.264的嵌入式視頻解碼研究[J].無(wú)線(xiàn)電工程，2013，43（1）：46-49.

[6] 毛磊冰.基于H.264視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

[7]姜超.基于ARM-Linux的嵌入式Web視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[8]KIM Joo-won，BAE Kuk-ho，LEE Jae-cheno.Embedded linux implentation on a commercial digital TV system[J].IEEE TransctionsonConsumerElectronics，2003，49（4）：1402-1407.

[9]STEHLER T，BERRIEL A.Arcitecture of an HDTV Intraframe Predictor for a H.264 Decoder[C]//2006 IFIP International Conference.2006：228-233.

[10]黃晃，沈燕飛，李錦濤.降低視頻編解碼復(fù)雜度的算法研究[C]//中國(guó)數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（AVS）第四次會(huì)議文檔AVS_M1056.2003.

[11]CHENG Chao-Chung，CHANG Tian-Sheuan.Fast three step intra prediction algorithm for 4×4 blocks in H.264[C]//International Symposium on Circuits and Systems.Washington，DC：IEEE Computer Society，2005：1509-1512.

Design of an ethernet-based embedded high-definition video codec

GUO Cui-juan，MA Rui-ming，WU Zhi-gang
（School of Electronics and Information Engineering，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China）

According to the demand of improving image resolution in the embedded video equipment，combined with H.264 video compression technology and embedded technology，an embedded high-definition video codec based on ethernet was designed with Huawei Hisilicon multimedia processor as core chip in hardware platform；in the Linux development environment，C language is used to write the software of the high definition codec.Based on the H.264 intra-frame prediction algorithm，an optimization algorithm of H.264 intra-frame prediction is put forward.The result shows that this high-definition video codec can reduce the complexity of the intra-frame prediction without significantly reduced under the premise of image quality，and finally improve the effectiveness of video coding in real time.An embedded ethernet-based HD video codec test platform is built and debugging and the experiment are carried out，the results show that the video codec has a good way to implement of encoding and decoding with HD video and also transmission and broadcasting

embedded；high-definition；video codec

TP309

A

1671－024X（2015）03－0057－05

10.3969/j.issn.1671-024x.2015.03.013

2014-11-06

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（61302062）

郭翠娟（1975—），女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng).E-mail：guocuijuan@tjpu.edu.cn