MPEG视频解码中离散余弦逆变换的FPGA实现
摘要:离散余弦逆变换IDCT是运动图像专家组MPEG视频解码的重要组成部分.采用行列分解的方法和基于分布算法的乘法累加器,实现了二维离散余弦逆变换的FPGA结构.设计采用自顶向下的方法,用硬件描述语言进行电路描述,并在ALTERA公司的ACEX1KEP1K30上实现.仿真实验结果表明,最大延迟时间为27ns,时钟最高频率可以达到13.35MHz,数据吞吐能力为6.515M/s,完全能满足运动图像压缩标准视频解码的要求.
关键词:运动图像专家组;视频解码;分布算法;离散余弦逆变换;现场可编程门陈列
0 引言 基于离散余弦变换DCT(DiscreteCosineTransform)的变换压缩编码算法是当前应用最为广泛的图像和视频解码算法之一.研究表明,对于一阶马可夫随机信号,DCT的压缩效果接近于理想的卡洛变换KLT(KLTransform),并且利用其对称性可以采用有效的快速算法[1].目前DCT已成为运动图像专家组MPEG(MovingPictureExpertGroup)的重要组成部分.作为DCT的逆过程,离散余弦逆变换IDCT(InverseDiscreteCosineTransform)是MPEG视频解码中的重要组成部分,并且是计算量最大的部分,采用一种快速有效的IDCT实现方法对MPEG视频解码尤为重要.MPEG视频解码常用的方法有两种:一是基于软件或DSP的实现方法,即采用软件或DSP实现一些较复杂的控制,而用一些硬件来实现大吞吐量的操作;二是采用全硬件实现的方法.前者有一定的灵活性,但控制复杂,数据存取容易发生冲突而且速度较慢.因此目前主要还是使用硬件实现MPEG视频解码.对于该方法的研究,国外有一些介绍[2],但主要问题是硬件非常复杂,实现成本也较高,不适用于小规模的系统实现,如嵌入式系统.本文采用行列分解的方法和基于分布算法的乘法累加器,设计了嵌入式Linux系统的MPEG视频解码系统.
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关键词:运动图像专家组;视频解码;分布算法;离散余弦逆变换;现场可编程门陈列
0 引言 基于离散余弦变换DCT(DiscreteCosineTransform)的变换压缩编码算法是当前应用最为广泛的图像和视频解码算法之一.研究表明,对于一阶马可夫随机信号,DCT的压缩效果接近于理想的卡洛变换KLT(KLTransform),并且利用其对称性可以采用有效的快速算法[1].目前DCT已成为运动图像专家组MPEG(MovingPictureExpertGroup)的重要组成部分.作为DCT的逆过程,离散余弦逆变换IDCT(InverseDiscreteCosineTransform)是MPEG视频解码中的重要组成部分,并且是计算量最大的部分,采用一种快速有效的IDCT实现方法对MPEG视频解码尤为重要.MPEG视频解码常用的方法有两种:一是基于软件或DSP的实现方法,即采用软件或DSP实现一些较复杂的控制,而用一些硬件来实现大吞吐量的操作;二是采用全硬件实现的方法.前者有一定的灵活性,但控制复杂,数据存取容易发生冲突而且速度较慢.因此目前主要还是使用硬件实现MPEG视频解码.对于该方法的研究,国外有一些介绍[2],但主要问题是硬件非常复杂,实现成本也较高,不适用于小规模的系统实现,如嵌入式系统.本文采用行列分解的方法和基于分布算法的乘法累加器,设计了嵌入式Linux系统的MPEG视频解码系统.
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