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基于DSP和FPGA的視頻編碼器

作者：時間：2013-09-13 來源：網絡

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隨著寬帶Internet的快速發展和電子設備計算能力的迅速提高,在Internet上實時傳輸高清晰度視頻信息成為可能,以Internet為傳輸媒介的視頻會議、視頻監控、Internet電視臺等視頻應用方興未艾。這些應用的一個共同特點是,都需要一個高性能的實時視頻編碼器,特別是高分辨率的視頻應用給視頻編碼器的計算能力提出了很高的要求。例如,一幅720×576的4∶2∶2視頻格式的畫面,包含有3240個16×16的YUV宏塊(MacroBlock,即MB)。如果該視頻幀按照P幀或者B幀進行壓縮,那么每一個YUV宏塊都要進行運動估計、運動補償、DCT(Discrete Cosine Transform)/反DCT變換、量化/反量化和VLC(Variable Length Coding)等環節的運算。如果進行實時壓縮(每秒鐘壓縮25幀)的話,大致需要316～5GIPS(Instruction persecond)的計算能力。

目前,單一的CPU/DSP一般還不具備這樣的計算能力。為了解決高清晰畫面的實時視頻壓縮問題,本文提出了DSP和FPGA(Field Pro-grammable Gate Array)協同設計方案。使用FPGA完成視頻采集、YUV(視頻亮度Y、色度分量

UV)分離、數據I/O(Input/Output)等所有周邊功能,使用高性能的DSP進行視頻壓縮編碼,因而在視頻編碼器內DSP和FPGA能夠進行流水操作,有效地提高了編碼器的性能。

為了降低算法的計算復雜度,本文提出了基于宏塊空間復雜度的宏塊編碼類型判別算法(MTJBSC)。在標準MPEG24視頻運動估計算法中,判別宏塊的編碼類型是通過計算當前宏塊內像素值方差和參考宏塊與當前宏塊之間的方差來實現的,因此計算量很大。MTJBSC算法首先計算出當前宏塊的空間負責度(MBC),然后通過比較當前宏塊的MBC與SAD(Sum of Absolute Difference)值來判斷當前宏塊的編碼類型,大大降低了算法的計算復雜度。

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關鍵詞： DSP FPGA 視頻編碼器

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