TI DSP在視頻傳輸和處理中的應用 ( 簡體 字) |
| 作者：張旭東 | 類別：1. -> 電腦組織與體系結構 -> 單晶片 -> DSP |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 24354
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| 出版日：11/1/2009 |
| 頁數：260 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121097829 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：叢 書 序 言
DSP技術的發展與應用，正在我國教育界、科技界和工程界蓬勃地展開。數以百計的大學建設了DSP技術實驗室，開設了相關的課程和實驗；大量的相關教材、技術手冊和應用書籍得到編寫、編譯和出版。更為重要的是，基于DSP技術的研究和開發，無論是涉及的范圍，還是達到的深度，都令人嘆為觀止。以兩年一度的TI DSP大賽為例，每次都有數十所大學的上百支代表隊參賽，參賽者所表現出來的選題的廣度、算法研究的深度，算法實現和系統設計及實現的嫻熟程度，無不令人振奮。
隨著教學、科研的發展和深入，教師、學生、以及科研和工程技術人員已經不再滿足于對DSP的粗淺了解；市場的發育，對DSP技術的發展和應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應用匯編叢書，就成為一種強烈的需求，并迅速在出版社、TI公司以及編寫者之間達成了共識。
我們也注意到，在全球范圍內，隨著DSP技術應用范圍的擴大和應用程度的深入，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，正在以更快的速度發展。對于DSP工程師來說，開發算法并將算法在DSP芯片或DSP核上實現，還將仍然是長期的重要任務。本叢書的編寫和出版，正是基于這樣的認識和理解。
這套叢書是這樣設計的：
按應用領域來分類，先在幾個重要的領域，例如，通信信號處理、圖像/視頻信號處理、音頻/語音信號處理、工業控制、通用信號處理算法、DSP接口與軟件工具等，各出一個選題。每個選題以TI網站上公開的Application notes為基本內容，為了便于讀者理解和使用，各書的編譯者對所介紹的內容，都不同程度增加了補充性的介紹。
這套叢書是開放的，這里所指的開放，包含以下兩重意思：一方面，隨著各領域的技術進步，新的算法和新的器件層出不窮，本叢書對新的算法及其實現的介紹也會繼續下去；另一方面，歡迎廣大的讀者對叢書的選題和內容提出意見和建議，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技術研究和實踐的教師，以及他們的一些研究生，他們在各自的領域具有長期的知識積累和豐富的實踐經驗，為本叢書的選題、編寫和出版付出了辛勤的勞動。
TI公司對本叢書所使用的文檔予以了授權，TI（中國）大學計劃對叢書的編寫和出版給予了一貫的支持和鼓勵。電子工業出版社的編輯們，首先提出了本叢書的創意，積極參與了選題策劃和論證，認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、出版作出貢獻的單位和人士，致以深切的謝意和敬意。
希望這套叢書的出版，能對推動我國DSP技術的教育和應用起到微薄的作用，衷心希望得到廣大讀者的支持、意見和建議。
彭啟琮
電子科技大學教授
2008年4月
前 言
本冊是TI DSP應用叢書的一本，主要介紹TI DSP在視頻傳輸和處理中的一些應用實例，以供工程技術人員和高年級學生參考。按照叢書主編彭啟琮教授的設想，叢書根據不同的應用領域，以整理和編譯TI的“Application Notes”為主。這個設想對于基本算法、語音處理等分冊是非常適合的，的確TI的“Application Notes”中有大量的應用算法和系統的技術報告，但對于視頻傳輸和應用領域，情況有些不同。在準備本書材料的時候，有關H.264這樣的最新的視頻編碼標準的技術報告很少，而且除了標準的概要介紹外，幾乎沒有實質性內容，這是可以理解的，因為H.264在TI DSP上實現的編解碼器有很高的商業價值，沒有人會把這樣的技術公開在網絡資源中。鑒于這種情況，本分冊做了些調整，對于JPEG、MPEG這種傳統方法，我們整理了“Application Notes”中的相關技術報告，而對于H.264的相關技術，編輯整理了我們實驗室的相關學位論文和技術報告作為主要內容。
本書分為4個部分。第一部分包括前兩章，第一章概要，敘述了DSP和視頻技術的一些基本概念，介紹了DSP系統開發的基本框架；第二章給出了視頻編碼技術的介紹，由于目前一線工程師大多缺乏視頻編碼的系統知識，本章的概要性介紹是有用的。第二部分，分別介紹了TI DSP在JPEG和MPEG實現的應用，這兩章的體系是同樣的，首先介紹標準的原理，然后編譯了相關標準實現的技術報告。第3部分介紹了H.264在TI DSP的實現，分別給出在TMS320C6416和DM642平臺上實現，第5章是一篇完整的技術報告，包括了H.264的詳細介紹，H.264在DSP上實現的軟件結構優化和算法效率優化兩個方面的內容，實際上，一個復雜算法在DSP上實現都會存在軟件優化和算法優化兩個部分，缺一都很難達到好的性能，盡管本章介紹的是一個階段性研究的結果，但其包含的內容對進入該領域的人很有參考價值；第六章則介紹了H.264在DM642上的實現。最后兩章構成了第四部分，介紹了TI DSP在圖像增強方面的應用，在低照度下的視頻監控環境下，圖像增強是很實用的工具，這部分也介紹了從MATLAB算法到DSP實現的開發過程。
本書是一本應用匯編性的圖書，并不是一本完整的教材，本書實際是實驗室集體工作的結果，本冊主編只是將多人的工作匯編成冊，并進行了整理和編輯，第3、4章的標準實現編譯自TI的“Application Notes”，第5章的主要內容來自魏振宇的碩士學位論文，第6章的主要內容來自范嘉略的技術報告，第7－8章的主要內容來自張眾的技術報告，謹向他們表示感謝。感謝彭啟琮教授的幫助和指導。
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內容簡介：
本書主要介紹TI DSP在視頻傳輸和處理中的一些應用實例，分四部分內容。第一部分介紹DSP和視頻技術的基本概念，包括DSP系統開發的基本框架和視頻編碼基礎；第二部分討論DSP在JPEG和MPEG實現中的應用；第三部分是H.264在DSP上的實現，分別給出在TMS320C6416和DM642平臺上的實現，包括H.264在DSP上實現的軟件結構優化和算法效率優化；第四部分講解DSP在圖像增強方面的應用，這部分還介紹了從MATLAB算法到DSP實現的開發過程。 |
目錄：第1章 技術基礎概要 （1）
1.1 數字視頻編碼標準的演進 （1）
1.2 數字視頻編碼國際標準概述 （3）
1.2.1 國際電信聯盟（ITU-T）視頻標準H系列 （3）
1.2.2 MEPG系列視頻標準 （4）
1.3 DSP系統開發的基本流程 （6）
1.3.1 DSP的發展及特點 （6）
1.3.2 DSP系統的設計與開發 （8）
1.4 視頻處理算法開發平臺 （10）
1.4.1 DSP程序開發基本的流程 （10）
1.4.2 DM642開發平臺 （14）
1.4.3 XDS560 JTAG仿真器 （16）
1.4.4 DSP/BIOS實時內核 （20）
1.4.5 Code Composer Studio（CCS） （24）
1.4.6 軟硬件接口 （25）
1.4.7 一個示例程序 （26）
第2章 視頻圖像壓縮編碼基礎 （31）
2.1 數字圖像編碼概述 （31）
2.2 圖像的表示和編碼質量的評價 （32）
2.2.1 靜止圖像格式 （32）
2.2.2 視頻序列的常用格式 （34）
2.2.3 編碼質量的評價 （36）
2.3 信息理論基礎和熵編碼 （37）
2.3.1 離散信源的熵表示 （37）
2.3.2 信源編碼定理 （40）
2.3.3 Huffman編碼 （42）
2.3.4 算術編碼 （44）
2.3.5 行程編碼 （46）
2.3.6 有記憶信源的編碼問題 （46）
2.4 量 化 （48）
2.4.1 率失真函數 （Rate Distortion function） （48）
2.4.2 標量量化 （50）
2.5 預測編碼（PREDICTIVE CODING） （54）
2.6 變換編碼 （58）
2.6.1 一般圖像變換 （58）
2.6.2 DCT變換 （62）
2.6.3 變換編碼 （65）
2.6.4 基于HVS的量化與碼率分配 （67）
2.6.5 量化系數的掃描和表示方法 （68）
2.6.6 一個編碼實例 （70）
2.7 塊匹配運動估計與補償 （71）
2.7.1 運動矢量的快速搜索算法 （73）
2.7.2 變塊大小的分層運動估計 （77）
2.7.3 分數像素運動估計 （82）
2.7.4 重疊運動補償預測（OMCP） （85）
2.7.5 雙向預測 （86）
2.8 序列圖像編碼算法 （87）
2.9 各種圖像壓縮標準的應用目標和主要技術 （89）
第3章 TMS320C6000實現JPEG編解碼器 （93）
3.1 JPEG編碼標準 （93）
3.1.1 JPEG標準的工作模式 （93）
3.1.2 基本工作模式（Baseline Mode） （94）
3.1.3 其他工作模式 （100）
3.2 JPEG在C6000上的實現 （102）
3.2.1 JPEG編碼器 （103）
3.2.2 JPEG解碼器 （109）
第4章 MPEG編碼標準及其在DSP上的實現 （114）
4.1 MPEG-1視頻壓縮標準 （114）
4.1.1 SIF格式 （115）
4.1.2 MPEG-1視頻編碼 （116）
4.1.3 MPEG-1視頻解碼 （122）
4.1.4 MPEG-1的其他問題 （123）
4.2 MPEG-2 （123）
4.2.1 MPEG-2的運動估計 （124）
4.2.2 MPEG-2的變換和掃描 （125）
4.2.3 MPEG-2的可分級編碼模式 （126）
4.2.4 MPEG-2分檔和分層 （127）
4.3 MPEG-4 （128）
4.3.1 MPEG-4組成 （128）
4.3.2 MPEG-4視頻編碼原理 （131）
4.3.3 MPEG-4中視頻編碼器的實現 （132）
4.3.4 MPEG－4中的差錯控制方法 （136）
4.3.5 MPEG-4中的解碼技術 （137）
4.4 基于MS320C62X的MPEG-2視頻解碼器實現 （139）
4.4.1 軟件實現概述 （139）
4.4.2 算法描述 （139）
4.4.3 解碼器的實現 （141）
4.4.4 與解碼器的連接 （142）
4.4.5 程序的運行 （146）
第5章 TMS320C6416實現H.264 （149）
5.1 H.264概述 （149）
5.2 H.264視頻編解碼器 （150）
5.3 H.264的結構框架 （152）
5.3.1 H.264的Profiles和Levels （152）
5.3.2 H.264支持的視頻格式 （154）
5.3.3 H.264碼流格式 （154）
5.3.4 H.264的幀結構 （155）
5.4 H.264具體技術概述 （156）
5.4.1 幀內預測編碼 （157）
5.4.2 運動估計 （158）
5.4.3 整數DCT變換 （162）
5.4.4 熵編碼 （163）
5.5 實現H.264編解碼的TMS320C6416平臺 （165）
5.5.1 TMS320C6416簡介 （165）
5.5.2 CPU的技術特點 （167）
5.5.3 NVDK（Network Video Development kit）簡介 （168）
5.6 H.264在NVDK上的實現與優化 （173）
5.6.1 算法選擇 （174）
5.6.2 編碼器代碼移植 （176）
5.6.3 代碼優化 （177）
5.6.4 程序優化結果 （182）
5.7 算法優化 （182）
5.7.1 快速整像素運動估計算法——ARPS-4 （183）
5.7.2 基于早停止技術的亞像素運動估計快速算法 （185）
5.7.3 快速運動估計算法實驗結果與分析 （187）
5.7.4 快速模式選擇算法 （188）
第6章 H.264編碼器在TMS320DM642的實現和優化 （196）
6.1 TMS320DM642 EVM （196）
6.1.1 DM642的緩存結構 （197）
6.1.2 DM642的視頻接口 （198）
6.2 DSP平臺的程序開發問題 （199）
6.3 編碼器實現 （200）
6.3.1 算法基本流程 （200）
6.3.2 代碼移植 （201）
6.4 代碼優化 （204）
6.4.1 項目級優化 （204）
6.4.2 指令級優化 （205）
6.4.3 緩存優化 （208）
6.4.4 優化結果 （211）
6.5 程序示例 （211）
第7章 使用CCS開發視頻圖像增強算法 （219）
7.1 直方圖均衡化的基本原理 （219）
7.2 實現代碼 （221）
7.3 調 試 （222）
7.3.1 DSP/BIOS 錯誤調試 （222）
7.3.2 使用LOG 模塊輸出信息 （224）
7.4 算法性能優化 （225）
7.4.1 如何評估一個DSP算法的性能 （225）
7.4.2 程序優化 （227）
第8章 使用MATLAB開發DSP的圖像處理算法 （230）
8.1 MATLAB LINK FOR CODE COMPOSER STUDIO （230）
8.1.1 背景介紹 （230）
8.1.2 安裝配置 （231）
8.2 示例程序 （231）
8.3 使用EMBEDDED MATLAB構造SIMULINK模塊 （236）
8.3.1 Embedded MATLAB簡介 （237）
8.3.2 如何使用Embedded MATLAB 開發Simulink Blocks （239）
8.4 使用MATLAB開發的視頻圖像增強算法 （240）
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