在航空航天，遙感測量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域，要求能及時保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實(shí)時編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機(jī)交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入，實(shí)時編碼和碼流存儲輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計與調(diào)試工作。其次，詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計。使用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲ROM，并對設(shè)計元件模塊化，方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲功能。利用時序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對設(shè)計思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價值。最后，論文對系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案，并對與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計
上傳時間： 2013-07-26
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未來的時代是信息時代，信息需要通過媒體來進(jìn)行記錄、傳播和獲取。視頻數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù)和解壓縮技術(shù)成了多媒體技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，本論文設(shè)計的芯片正是基于FPGA實(shí)現(xiàn)視頻編碼器的設(shè)計，主要面向于對音頻和視頻信號進(jìn)行壓縮和解壓縮的廣泛場合。 本論文首先對FPGA技術(shù)做了介紹，主要從FPGA的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，闡述了FPGA設(shè)計的輸入、綜合、仿真、實(shí)現(xiàn)等，其次介紹了當(dāng)今主流的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，如H．263、H．264。本論文基于FPGA來實(shí)現(xiàn)視頻編碼，提出了視頻編解碼器系統(tǒng)設(shè)計方案，包括系統(tǒng)設(shè)計和模塊設(shè)計，最后，文章又提出了圖像預(yù)處理部分和運(yùn)動估計部分的設(shè)計思想和實(shí)現(xiàn)步驟，其中的運(yùn)動估計設(shè)計部分是整個論文的關(guān)鍵，以及通過仿真得到理想的結(jié)果。
上傳時間： 2013-06-28
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隨著數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的針對數(shù)字視頻壓縮、傳送、顯示等的設(shè)備涌入市場。要從這些良莠不齊的產(chǎn)品中挑選出令人滿意的商品，一套良好的數(shù)字視頻測試設(shè)備就必不可少。然而，現(xiàn)階段大多數(shù)數(shù)字視頻信號源都存在不同的缺點(diǎn)，如測試圖像種類太少、沒有動態(tài)測試源、缺乏專用測試信號等。為有效克服這些缺陷，作者設(shè)計并開發(fā)了一套基于FPGA的數(shù)字視頻信號發(fā)生器。整個系統(tǒng)包括硬件平臺和圖像格式轉(zhuǎn)換軟件兩大部分。硬件平臺本身即為獨(dú)立的信號發(fā)生器，可以生成多種測試圖像。配備了圖像格式轉(zhuǎn)換軟件，就可以實(shí)現(xiàn)硬件平臺從PC機(jī)接收各種靜態(tài)測試圖像、動態(tài)測試序列，不斷更新測試圖像庫。整個系統(tǒng)具有良好的硬件體系結(jié)構(gòu)、便捷的輸入接口，穩(wěn)定的信號輸出，同時操作靈活、方便，易于升級更新。 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，使用了多種硬件、軟件開發(fā)工具，如PROTEL DXP、ISE、MODEL SIM、MATLAB、C＃．NET等。由于軟硬件調(diào)試均由同一人完成，因此整個系統(tǒng)具備良好的統(tǒng)一性和兼容性。 另外，作者還研究并設(shè)計了一種針對H.264編解碼器壓縮損傷的測試信號。評估一個編碼器的性能可采用主觀評價或客觀評價兩種方法。其中主觀評價最為直接、有效。本文在依托主觀評價方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合客觀參數(shù)的指導(dǎo)性，研究并設(shè)計一種通過人眼就可以方便的觀測到實(shí)際存在的壓縮損傷的測試信號，以達(dá)到直接對編解碼器性能進(jìn)行比較的目的。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-07-19
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目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數(shù)字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監(jiān)視器顯示，但是輸出的數(shù)字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 新發(fā)展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了編碼效率，但其運(yùn)算復(fù)雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑，給出了主要模塊的優(yōu)化算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動補(bǔ)償混合編碼方案，主要不同有：增強(qiáng)的運(yùn)動預(yù)測能力，準(zhǔn)確匹配的較小塊變換，自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器，增強(qiáng)的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數(shù)量級的復(fù)雜度。實(shí)際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏．264/AVC編碼工具可以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實(shí)際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運(yùn)算復(fù)雜性和編碼效率之間進(jìn)行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度，也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實(shí)現(xiàn)方法的不同，可采用不同的硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文基于上述思路進(jìn)行優(yōu)化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復(fù)雜性，本文提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，使其在節(jié)省了資源的同時，很好的達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu)，又極大的降低了硬件資源的實(shí)現(xiàn)方法。針對碼率控制的實(shí)現(xiàn)，本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的算法，在保證實(shí)時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進(jìn)行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實(shí)時編碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實(shí)時編碼，并將其和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)水平進(jìn)行了對比，表明本文所實(shí)現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的先進(jìn)水平。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著多媒體編碼技術(shù)的發(fā)展，視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)在很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用，如視頻會議(H.263)、DVD(MPEG-2)、機(jī)頂盒(MPEG-2)等等，而網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提升和高效視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展使人們逐漸把關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)上來。帶寬的增加為流式媒體的發(fā)展鋪平了道路，而高效的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的出臺則是流媒體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。H.264/AVC是由國際電信聯(lián)合會和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織共同發(fā)展的下一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)之一。新標(biāo)準(zhǔn)中采用了新的視頻壓縮技術(shù)，如多模式幀間預(yù)測、1/4像素精度預(yù)測、整數(shù)DCT變換、變塊尺寸運(yùn)動補(bǔ)償、基于上下文的二元算術(shù)編碼(CABAC)、基于上下文的變長編碼(CAVLC)等等，這些技術(shù)的采用大大提高了視頻壓縮的效率，更有利于寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)字電視(IPTV)、流媒體等基于傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。 本文主要根據(jù)視頻會議應(yīng)用的需要對JM8.6代碼進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于Baseline的低復(fù)雜度的CIF編碼器，并對部分功能模塊進(jìn)行電路設(shè)計。在設(shè)計方法上采用自頂向下的設(shè)計方法，首先對H.264編碼器的C代碼和算法進(jìn)行優(yōu)化，并對優(yōu)化后的結(jié)果進(jìn)行測試比較，結(jié)果顯示在圖像質(zhì)量沒有明顯降低的情況下，H.264編碼器編碼CIF格式視頻每秒達(dá)到15幀以上，滿足了視頻會議應(yīng)用的實(shí)時性要求。然后，以C模型為參考對H.264編碼器的部分功能模塊電路進(jìn)行設(shè)計。采用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了這些模塊，并在Quartus Ⅱ中進(jìn)行了綜合、仿真、驗(yàn)證。主要完成了Zig-zag掃描和CAVLC模塊的設(shè)計，詳細(xì)說明模塊的工作原理和過程，然后進(jìn)行多組的仿真測試，結(jié)果與C模型相應(yīng)部分的結(jié)果一致，證明了設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-06-11
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H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實(shí)時通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度，對于實(shí)時性要求較高的場合具有重大的意義。為此，論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，針對H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實(shí)現(xiàn)具有運(yùn)算量大、實(shí)時性差等缺點(diǎn)，提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實(shí)現(xiàn)。 論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了17種預(yù)測模式算法，通過Matlab仿真建模，直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果，并在JM12.2官方驗(yàn)證平臺上測試比較各種預(yù)測模式對編碼性能的影響，以此為根據(jù)對幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計方案，將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像，存入片外SDRAM中，控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進(jìn)行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中，采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元，即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu)，來計算各預(yù)測模式下的預(yù)測值，極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對預(yù)測模式選擇算法，論文采用多模式并行運(yùn)算的方法，即多個結(jié)構(gòu)相同的殘差計算模塊，同時計算各種預(yù)測模式對應(yīng)的SATD值，充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法，采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計提高硬件的工作效率。最后，論文設(shè)計了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。 整個幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個功能模塊，采用層次化、模塊化的設(shè)計思想，并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運(yùn)行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計，由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明，系統(tǒng)時鐘頻率最高達(dá)到106.7MHz。該設(shè)計在完成功能的基礎(chǔ)上，能夠較好地滿足實(shí)時性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索，具有一定的實(shí)用價值。
標(biāo)簽： H264 視頻編碼器 幀內(nèi)預(yù)測 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-21
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嵌入式linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程（C++）在ARM上實(shí)現(xiàn)視頻會議，此程序獲得全國研究生電子大賽一等獎。壓縮包內(nèi)為全部源碼，包括音頻、視頻（H.264）socket部分。
上傳時間： 2013-07-07
上傳用戶：15528028198
基于H.264的自適應(yīng)環(huán)路濾波器的硬件設(shè)計與FPGA驗(yàn)證
標(biāo)簽： 環(huán)路濾波器 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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H.264是2003年5月正式頒布的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它采用了大量最新的視頻編碼技術(shù)，壓縮效率和靈活性方面比先前的標(biāo)準(zhǔn)有了很大的提高，廣泛應(yīng)用在多媒體傳輸、存儲等領(lǐng)域。 本文研究反量化、反變換以及幀內(nèi)預(yù)測等H.264幀內(nèi)...
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及和多媒體技術(shù)的發(fā)展，視頻壓縮編碼技術(shù)成為人們研究的熱點(diǎn)。由于編解碼算法復(fù)雜度的提高，尤其是本文研究的H.264/AVC視頻標(biāo)準(zhǔn)，需要處理的數(shù)據(jù)量很大，用一般的軟件來實(shí)現(xiàn)會比較慢，而ASIC芯片價格...
上傳時間： 2013-04-24
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