MPEG-2视频DCT量化模块FPGA高速实现
摘 要:提出了一种全硬件实现高速MPEG2视频DCT量化模块的新方法,并研究了DCT量化算法及其基于FPGA的实现方法.仿真、验证与测试结果均表明,通过使用FPGA实现DCT量化模块,可以有效地简化软硬件设计的复杂程度,并以全硬件的实现方式大幅提高DCT量化模块的处理速度,其实现成果对于解决广播电视系统对译码芯片的需求有一定价值.
关键词:MPEG2;离散余弦变换;量化;硬件描述语言;现场可编程门阵列
随着深亚微米技术的发展,FPGA芯片密度不断增加,并以强大的并行计算能力和方便灵活的动态可重构性,被广泛地应用于各个领域.MPEG2已在多媒体技术和广播电视领域中得到广泛的应用,其视频标准覆盖了一个广泛的应用范围,充分考虑了各种应用的不同要求,有较强的通用性.我国目前所使用的专用译码芯片大都依靠进口,国内也有多家单位在从事基于DSP的研制和开发工作,但也无法形成专用译码芯片的设计和制造.所以,自行设计系统专用芯片问题已经成了我国广播电视系统需要解决的迫在眉睫的问题.MPEG2的压缩算法是当前图像和视频领域应用最广泛的离散余弦变换DCT.为了进一步消除图像的空间冗余、减少图像信息比特所需的存储空间、提高带宽、降低实现成本,量化模块成为MPEG2编码器实现中的一个关键问题.
MPEG2常用的编码实现方法:①基于个人电脑、软件的实现方法;②基于DSP的实现方法;③基于FPGA的全硬件实现方法.采用第一种实现方法通常适用于个人多媒体业务不适应于当前具有广泛应用前景的嵌入式产品.DSP的实现方法虽然可以勉强满足.当前的嵌入式应用需求,但是软件实现算法极其复杂,数据存取很容易发生冲突,因此速度不够高.FPGA的全硬件实现不仅满足了对速度和稳定性的要求,而且可以将整个编码、解码模块实现在一块芯片上,真正实现片上系统设计.本文采用FPGA全硬件实现的方法,针对MPEG2量化模块进行了详细的分析并给出了具体的硬件实现方法.
文中采用Xilinx公司SPARTAN3系列产品中的XC3S400芯片进行开发和设计,并在Xilinx公司的ISE集成开发环境工具中综合实现DCT量化模块.下面将分别介绍DCT量化模块的算法及实现.
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关键词:MPEG2;离散余弦变换;量化;硬件描述语言;现场可编程门阵列
随着深亚微米技术的发展,FPGA芯片密度不断增加,并以强大的并行计算能力和方便灵活的动态可重构性,被广泛地应用于各个领域.MPEG2已在多媒体技术和广播电视领域中得到广泛的应用,其视频标准覆盖了一个广泛的应用范围,充分考虑了各种应用的不同要求,有较强的通用性.我国目前所使用的专用译码芯片大都依靠进口,国内也有多家单位在从事基于DSP的研制和开发工作,但也无法形成专用译码芯片的设计和制造.所以,自行设计系统专用芯片问题已经成了我国广播电视系统需要解决的迫在眉睫的问题.MPEG2的压缩算法是当前图像和视频领域应用最广泛的离散余弦变换DCT.为了进一步消除图像的空间冗余、减少图像信息比特所需的存储空间、提高带宽、降低实现成本,量化模块成为MPEG2编码器实现中的一个关键问题.
MPEG2常用的编码实现方法:①基于个人电脑、软件的实现方法;②基于DSP的实现方法;③基于FPGA的全硬件实现方法.采用第一种实现方法通常适用于个人多媒体业务不适应于当前具有广泛应用前景的嵌入式产品.DSP的实现方法虽然可以勉强满足.当前的嵌入式应用需求,但是软件实现算法极其复杂,数据存取很容易发生冲突,因此速度不够高.FPGA的全硬件实现不仅满足了对速度和稳定性的要求,而且可以将整个编码、解码模块实现在一块芯片上,真正实现片上系统设计.本文采用FPGA全硬件实现的方法,针对MPEG2量化模块进行了详细的分析并给出了具体的硬件实现方法.
文中采用Xilinx公司SPARTAN3系列产品中的XC3S400芯片进行开发和设计,并在Xilinx公司的ISE集成开发环境工具中综合实现DCT量化模块.下面将分别介绍DCT量化模块的算法及实现.
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