Linux系統(tǒng)中H.264編解碼器的移植與應(yīng)用

摘 要： Linux系統(tǒng)因開源而被更多的企業(yè)所采用，H.264編解碼因具有高壓縮比、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性成為視頻編解碼技術(shù)的研究熱點。怎樣將H.264編解碼器移植到Linux系統(tǒng)上，以完成效率更高、壓縮比更高視頻編解碼技術(shù)，是突破編解碼技術(shù)的關(guān)鍵。本文經(jīng)過分析H.264編解碼算法，將H.264編解碼器移植到Linux系統(tǒng)中，實現(xiàn)了H.264對視頻文件的編解碼，為嵌入式系統(tǒng)的移植奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：Linux H.264編解碼 嵌入式

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

作者簡介：馬敬奇（1980-） ，男，河南安陽，碩士，控制科學與工程 廣東工業(yè)大學。

一 Linux系統(tǒng)介紹

Linux極大的繼承了UNIX操作系統(tǒng)，Minix系統(tǒng)、GNU計劃、POSIX標準和Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也極大的推動其發(fā)展。Linux系統(tǒng)內(nèi)核由進程調(diào)度，文件管理，內(nèi)存管理，網(wǎng)絡(luò)接口，進程間通信組成。在Linux系統(tǒng)采取的一種樹結(jié)構(gòu)實現(xiàn)文件的管理，所有文件都是從“根”（用“/”代表）開始的，這種樹結(jié)構(gòu)具有比磁盤分區(qū)更大的靈活性。

二 H.264標準

1.H.264編碼器

H.264編碼器[1]以幀為單位進行，編碼從 開始。 為當前幀的前一幀， 即為當前幀，與編碼預測值P相減得到帶編碼的幀差 。其中的預測值P有兩種方法獲得1）幀間預測[2]模式下通過 運動補償?shù)玫剑?）在幀內(nèi)模式下由當 中已完成編碼并且重建的宏塊[3]預測得到。幀差 經(jīng)由T（DCT變換）變換器得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)由Q（量化器）變化得到量化系數(shù)X。最后量化系數(shù)X經(jīng)由重排序、熵編碼得到完整的.264編碼流[4]。

是通過量化系數(shù)X經(jīng)過一系列變換得到的，目的是編碼后面的宏塊并且重建編碼幀，首先量化系數(shù)X經(jīng)過Q-1和T-1，得到反變換恢復值 ； 與P相加得到原始幀 ， 經(jīng)過濾波獲得重建幀 。

2. H.264解碼器

從理論上講H.264的解碼是編碼的逆變換，在圖2所示的逆變換過程中，首先接受經(jīng)過H.264編碼的流文件；其次，編碼的流文件經(jīng)由熵編碼接著對熵編碼進行重排序，此時可以獲得經(jīng)過量化的數(shù)據(jù)流X（也稱作量化系數(shù)）；接著，逆變換還體現(xiàn)在下面的過程將得到的X進行Q-1（反量化算法）和T-1（逆DCT變換），得到反變換恢復值 ；在獲得恢復值 進入加法器之前，解碼器已從文件頭信息中變換出在編碼器端的預測值P，兩者相加得到原始幀 ，最終 經(jīng)過濾波器得到解碼幀 。

三 H.264的編譯與移植

1.H.264編碼器移植

本文選擇X264為編碼器、FFMPEG作為解碼器。通過編譯移植的x264產(chǎn)生可執(zhí)行文件壓縮源視頻文件，輸出.264文件；得到的編碼文件經(jīng)過ffmpeg解碼器還原出視頻文件。

在編譯x264之前，為了提升H.264的編碼性能，需要優(yōu)化MMX、SSE，因此首先編譯安裝yasm。

./configure –prefix=/usr/local/bin/

make

make install

編譯X264：

cd X264

./configure

修改config.mak的一些選項，如cc=linux-gcc、arch=linux，然后

make

make install

得到X264二進制可執(zhí)行文件。

ffmpeg的編譯需要一些庫文件的支持，在進行編譯之前要移植這些庫文件，例如SDL庫。

解壓縮軟件包

配置，生成Makefile

./configure --enable-shared --disable-yasm --prefix=/usr/local/ffmpeg

編譯完成后輸入make 命令進行下一步，接著輸入make install命令進行編譯，最終可編譯得到ffmpeg可執(zhí)行文件，得到的可執(zhí)行文件對 H.264文件解碼。

四 實驗結(jié)果

在Linux系統(tǒng)下進行實驗，本文所用系統(tǒng)為Ubuntu，視頻文件格式y(tǒng)uv。將test.yuv視頻文件放在可執(zhí)行文件./H.264相同的文件夾下，運行./H.264命令過程如“ test.yuv 編碼過程”所示，輸出文件compress.264。

接著將得到的文件compress.264放到解碼文件夾下，并執(zhí)行./ffmpeg命令，解碼過程如“compress.264解碼過程”所示，得到解碼文件decode.yuv。

最后通過播放器查看原視頻文件和經(jīng)過編碼、解碼得到的視頻文件，并進行對比，如圖4所示。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過編解碼的視頻文件信息保持完好，清晰度、視頻播放的流暢性都與原視頻相差不多，基本滿足需要。

五 結(jié)論

隨著網(wǎng)路時代的進一步成熟，如何將視頻文件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下穩(wěn)定、快速的傳輸是突出的問題，H.264編碼方法為視頻壓縮提供了一種新方法，實驗驗證該算法能夠完好的編碼源視頻數(shù)據(jù)，并通過ffmpeg解碼，經(jīng)過解碼的視頻文件保持良好的完整性，適合視頻編碼。

參考文獻

[1] 韓守謙，裴海龍，王清陽.基于Xenomai的實時嵌入式Linux操作系統(tǒng)的構(gòu)建[J].計算機工程與設(shè)計，2011，1（32）：96-99.

[2] 楊春玲，孫亞明.H.264幀內(nèi)編碼和JPEG2000對靜止圖像進行編碼的性能比較[J].中國圖像圖形學報，2006，11（3）：425-429.

[3] 曹睿學，張保平，溫偉娟.基于ARM9的H.264視頻實時解碼器研究與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2010，18（5）：1118-1121.

[4] Yinyuan Wang，An Improved Image Edge Detection Algorithm Based on H.264 Intra Prediction [J].Intelligence Science and Information Engineering，2011：450-453.