基于MPEG-4視頻標準數字視頻錄像機的設計及實現

隨著視頻壓縮技術的迅猛發展，新的視頻壓縮標準不斷推出。MPEG-4是由國際運動圖像專家組(MPEG)在繼MPEG-1和MPEG-2之后，制訂的又一個ISO／IEC標準，即ISO／IEC 14496。它能夠獲得更高的音／視頻壓縮率，具有基于內容的交互能力。目前，國內外許多公司都在開發有關MPEG-4視頻標準的產品，最具代表意義的即是數字視頻錄像機(DVR)。

1 數字視頻錄像機的硬件設計

在基于S3C2410與AT2042的數字視頻錄像機的設計和實現中，其終端設備以Samsung公司的32位處理器S3C2410為主控處理器，利用Pentamicro公司的AT2042芯片完成雙通道視頻編碼與解碼，其視頻錄像功能具有高分辨率和高質量。本文將介紹此終端的系統整體設計，并詳細分析系統軟硬件設計，最后給出測試結果和結論。根據市場的需求，本系統預計實現下列幾項指標：

(1)實現對視頻數據的MPEG-4標準的編解碼；

(2)編解碼像素為720X576像素點，實現25 f／s；

(3)實現JPEG編碼和解碼；

(4)實現USB／SD卡儲存。

1.1 基于S3C2410與AT2042的數字視頻錄像機整體設計

該系統主要依靠AT2042的編解碼功能，系統的硬件框圖如圖1所示，它主要由視頻編碼子系統、主控系統、數據處理子系統和視頻解碼子系統4大部分構成。

韓國Pentamicro公司生產的AT2042芯片的功能模塊如圖2所示，AT2042是一個內置微控制器ARM946E的2通道音視頻編解碼(A／VCODEC)芯片，主要完成對視頻和語音數據的編碼和解碼，支持多種音視頻編解碼標準，可直接與IBM，Motorola，ARM，XscaIe和Axis等多種CPU接口，無需其他附加電路。

1.2 視頻編解碼電路設計

視頻編解碼電路主要包括視頻編解碼電路和視頻壓縮／解壓芯片AT2042。其中，AT2042主要負責對數字視頻數據進行硬件壓縮和解壓縮，而視頻編解碼電路則是基帶模擬視頻信號和AT2042之間的一個接口電路，它包括一個視頻編碼芯片和一個視頻解碼芯片，主要負責視頻數據的模／數和數／模轉換，以及數字視頻信號格式的轉換。在壓縮編碼過程中，輸入的NTSC／PAL／SECAM視頻信號先經過視頻解碼芯片進行前端處理，產生符合AT2042視頻接口標準的8 b ITU-R BT.656數字視頻信號。在外部主CPU的控制下，該數字視頻數據由壓縮／解壓芯片AT2042進行硬件壓縮編碼，產生的編碼數據流通過芯片內部集成的Mux FIFO接口輸出。網絡視頻服務器的解壓縮編碼是壓縮編碼的逆過程，需要解壓的數據流通過AT2042內部集成的Demux FIFO接口輸入。視頻采集接口框圖如圖3所示：