摘??? 要：本文在分析blackfin结构的基础上，设计实现了mpeg-4编解码器，详细介绍了基于adsp-21535的硬件和软件的设计，同时对软件进行了优化。

　　关键词：mpeg-4；dsp；代码优化

引言

　　数字视频的大数据量给信息的存储和传输造成了相当大的困难，成为数字视频应用的瓶颈之一，数字视频压缩编码是解决这一问题的有效途径，但在一些对实时性要求较高的场合，要求快速实现数字视频的编解码。采用dsp器件集成的视频采集压缩卡能快速实现视频压缩算法，提高处理速度，满足实时性要求。

　　本文采用blackfin系列的dsp芯片adsp-21535来实现mpeg-4视频编解码，详细介绍了硬件和软件的设计方案。

硬件设计

　　整个系统包括视频采集单元、mpeg-4编解码单元、数据存储单元、逻辑控制单元和视频显示单元等。采用conexant公司的bt829实现视频信号采集，数据存储采用cypress公司的sram芯片cy7c104133，视频显示单元采用adi公司的adv7175，逻辑控制部分采用altera公司的max7000芯片。

软件设计

　　mpeg-4视频编码是根据图像的内容将其分割成不同的视频对象vo(video object)，然后进行编码。其编码过程可由3步来完成，即vo的形成、编码和复合。它提供了灵活的框架和开放的工具集。

　　基于vop(video object plane)的编码，vo是场景中的某个物体，是由时间上连续的帧画面序列组成的，而vop是某一时刻某一帧画面的vo，vop编码是针对某一时刻该帧画面vo的形状、运动、纹理等三类信息进行编码。从类型上看包括帧内ivop(intra vop)、帧间前向因果预测pvop(inter prediction vop)、帧间双向非因果预测bvop(inter biderctional prediction vop)和全息灵影svop(sprite vop)。从空间上看它由若干个16×16的宏块组成，又可分成4个8×8的亮度块和2个8×8的色差块。它采用位图法对vop的形状进行编码。

　　在本文设计的编解码器中，对于352×288的vop图像数据编码采用y：u：v=4：2：0的格式，即每采样4个亮度样本，对应采样两个色差样本。然后，分离不同的帧格式，分别对它们进行编码和解码。

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基于adsp-21535的

mpeg-4编码优化

　　adsp-21535采用双mac的结构，具有正交的类似risc的微处理器集，主频可达300mhz，有专门的视频处理指令、灵活的sram和cache结构，是一款在多媒体处理与网络传输应用中极具特色的芯片。因此，在编码的过程中，应充分考虑芯片的结构和指令特点，实现程序的优化。

使用硬件结构提高处理速度

　　adsp-21535内部有两块ram，即l1ram和l2ram。l1ram是核内的高速ram，可以按照需要定义为cache或sram，或者一部分数据cache，一部分数据sram。它可分成16kb指令cache和指令sram，也可分成32kb数据cache和数据ram。相对来说l2ram离核较远，如果程序或数据放在l2ram中直接执行，速度会比较慢。因此如果程序的数据量较小，可以把程序和数据直接放入l1ram中执行。但是对于数据量较大的程序来说，有时还有可能把数据放在外部存储器中，如视频采集数据，这时就应该设置好cache允许的数据地址和程序地址，然后启动cache，这样程序和数据就会自动调入l1ram中执行。

运动估值搜索算法的并行处理

　　视频压缩的关键是去除时间与空间的冗余，考虑到帧间的时间相关性强的特点，为了满足随机存储和高压缩比的要求，一般采用帧间和帧内的编码技术。在mpeg-4运动搜索算法中是使用条块匹配算法，需要进行vop范围内点的搜索。匹配使当前的图像与预测图像的绝对差值和，即sad最小。

　　sad的计算是运动估值中最重要的一个环节，它直接影响整个运动搜索的速度，这也是图像数据实时压缩的瓶颈。blackfin提供了一个极好的硬件指令，可以取出8个单元数据同时做4组video单元的绝对差和。adsp-21535提供了两种指令形式来完成这个操作，即saa(r1：0)和saa(r1：0，r3：2)(r代表寄存器组高低寄存器互换)，将结果放在a0和a1中(a0和a1为两个乘法器和累加器，r1和r0、r2和r3为配对的两个寄存器，一般称为寄存器组0和寄存器组1)。

由于作绝对差和是针对字节而言，所以起始字节地址不一定是以4的整数倍开始，但是每次运算却必须要取出4个字节作运算。对于此，blackfin巧妙地根据地址的末两位来确定运算所取的字节。其地址指针为i0和i1，由i0和r1：0、i1和r3：2来确定运算的8个点。

　　用adsp-21535计算当前块与目标宏块的sad值的程序在此就不再赘述。

结语

　　整个系统使用visual dsp++3.0进行开发，通过jtag口仿真，在cif格式下(352×288)进行测试。采集的帧率