数字电视接收模块播放器设计文献综述与开题报告

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本科生毕业论文数字电视接收模块播放器设计文献综述与开题报告姓名与学号指导教师年级与专业信息与通信工程(通信工程)所在学院信息与电子工程学系 一、题目：数字电视接收模块播放器设计二、指导教师对文献综述和开题报告的具体内容要求：[文献综述]根据毕业设计课题所在领域【数字电视接收模块播放器设计】进行调研与文献阅读，撰写的报告包括：国内外现状研究方向进展情况存在问题参考文献要求字数3000字以上，文献综述要与切题。[开题报告]包括：1.课题意义2.背景与国内外现状3.研究内容4.研究方案与可行性分析5.实施计划6.预期结果7.参考文献27 要求字数3500字以上。[格式一般要求]1.根据学系提供的文献综述和开题报告格式书写（参见系网页）。2.所列参考文献要在报告中有引用。指导教师（签名）年月日目录27 文献综述1开题报告5文献翻译和原稿1027 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计文献综述指导老师：谢磊信息与电子工程学系通信0703班孔敏3071102518⒈背景介绍数字电视属于数字传输系统，是原有电视系统的数字化。下一代的电视系统是可以传送播放普通清晰度电视和高清晰度电视等不同级别图像，集图像、音频、数据等多业务的数字综合系统。进入21世纪后，随着数字技术的高速发展，数字电视已经越来越多的进入千家万户，随着我国在2015消模的逐渐临近，可以说，我们将真正进入一个全新的数字电视时代。从近些年的发展可以看出，我国数字电视的发展趋势非常好，有线用户已经达到相当的规模，2010年第二季度数字电视报告显示，我国有线数字电视用户总量已达到7470万户[1]，但市场还有进一步上升的空间，与此同时，数字电视其他业务也在蓬勃发展。随着生活水平的提高，消费者已经不仅仅满足于有线数字电视了，对于PC，手机和其他一些移动设备，也需要能够接收数字电视，这样以便在越来越快的生活节奏中，能够随时随地收看数字电视，因而像IPTV、手机电视、互联网电视等必将成为未来的一个趋势，而本课题研究的数字电视接收模块播放器的设计正是为了满足这一发展需求。数字电视USB接收模块是一种数字电视接收设备，通过无线数字信号接收，经过信号处理，通过USB接口传输到电脑或者其他支持USB接口技术的播放设备，由本课题所要设计的数字电视接收模块播放器实现实时播放。而USB设备以其高速，可热插拔，便于携带等优点更是符合移动高清数字电视这一发展方向。而随着人们生活水平的不断提高，对于丰富娱乐生活的追求也将会不断提升，因而USB数字接收模块拥有很好的市场前景。⒉国内外研究现状2.1国内外移动数字电视标准本课题研究领域最主要的一个应用就是移动数字电视，所以我们来关注下世界上主要的一些移动数字电视标准和系统：有美国的MediaFLO，欧洲的DVB-H，日韩的SDM-B以及中国的CMMB（1）美国的MediaFLO系统27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计MediaFLO系统是由美国高通公司研发的移动数字电视技术标准，采用OFDM调制方式，信道编码方案采用Reed-Solomon码和Turbo码，工作在UHF（特高频）和VHF（甚高频）频段，主要针对手机终端使用。目前，多家世界知名的手机厂商正在开发支持MediaFLO技术的手机。MediaFLO系统主要包括两部分：FLO媒体分发系统（MDS）和FLO空中接口（AI），媒体分发系统MDS是一个革命性的，可管理端到端多媒体内容分发系统，支持通过多个无线网络，安全、有效地分发节目内容，支持“准点播”式的短片分发方式、提高网络利用率和创造差异化服务。FLOAI是一个全新的空中接口标准，专为手持移动终端接收而设计，可提供比其他竞争技术更优的用户感受。MediaFLO系统在频域分集，时间分集，统计复用增益，时域功耗减少，频域或码域功耗减少，信道数目，网络建设成本以及频谱利用率等方面都比其他技术有明显优势[2]。此外，它的平均频道切换时间是1.5s，远低于DVB-H（约5s）和S-DMB（约5s），而且终端功耗方面也比其他标准要来的少，这点非常利于移动设备。（2）欧洲的DVB-HDVB-H是由DVB组织开发的，在DVB-T基础上发展起来的针对手持移动终端的一种技术，于2004年被欧洲电信标准协会批准为欧盟移动电视标准。DVB-H采用OFDM调制方式，信道编码方案采用Reed-Solomon码和卷积码。为了更好地支持移动接收，DVB-H中额外引入了时间分片，以降低功耗，可节省多达90%的电源消耗；引入4K模式，在提高对移动性支持的同时能后实现较大的覆盖范围；引入MPE-FEC，为基于IP组播的业务提供服务，增强抗干扰和纠错能力。[3]（3）日韩的S-DMBS-DMB是日韩共同采用的卫星移动多媒体广播标准，最大限度地采用了移动技术，是在专用频段MSS（2170-2200MHz）上提供广播能力的MBMS的扩展。S-DMB系统组成的传输网络能够为移动网络运营商提供广播/多播类业务所需的带宽通道和系统容量，可以为包括大用户群的移动终端用户、车载终端用户直接提供移动广播业务。S-DMB具有覆盖广的优势，支持国际漫游；且兼容3GPP系统和标准，可配合使用现有市场占有率极大的3G手机终端。（4）中国的CMMB中国移动多媒体广播（CMMB）是国内自主研发的第一套面向手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑多种移动终端的系统，27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计采用我国自主研发的多媒体移动电视技术标准STiMi，2006年成为国家标准。CMMB采用OFDM调制方式，信道编码方式创造性的采用低密度奇偶校验（LDPC），与此同时，为了节省移动终端的耗电量，在LDPC编码方式的基础上，加入了“时隙”技术，使得移动设备的续航能力得到了很大提升。CMMB的复用系统技术与DVB-H的MPEG2-TS复用技术完全不同，作为数据链路层协议，与下层的物理层紧密结合，同时对其之上的高层协议具有良好的支持特性，它完成匹配广播信道传输技术的时隙结构，可实现对终端省电的支持，并且具有很好的应用灵活性和可扩展性，可以承载多种音视频码流，支持灵活的数据业务[4]，通过将关键的业务辅助信息和信道调度控制信息放置在专用的高保护率信道中传输，能够很好的适应无线传输恶劣环境，具有很强的容错性，这些都使得CMMB能够适应移动多媒体广播电视技术和业务的发展要求。2.2国内外主流播放器作为本课题的核心，数字播放器当然也是研究的一个重点。该播放器由USB接收模块接收音视频数据文件传输给播放软件进行播放。数字电视播放器需要播放的是TS码流，这是MPEG-2标准定义的一种码流，其实质核心部分是实时播放器。播放器种类繁多，比较优秀的播放器有RealNetworks公司的RealMedia，Microsoft公司的WindosMediaPlayer和Apple公司的QuickTime，但这些公司由于商业化竞争，其播放器代码作为商业机密都不曾公开，故而我们重点关注一些开源的播放器，比如MediaPlayerClassic、Mplayer、VLCMediaPlayer等等。而其中，又以VLCMediaPlayer性能较好。VLCMediaPlayer是VideoLAN计划的多媒体播放器，它支持众多音频与视频解码器及档案格式，并支持DVD硬碟，VCD硬碟及各类串流协定。它还具有跨平台的特性，能在windows，Linux，MacOS等操作系统下使用。它亦能作为Unicast或Muhieast的串流服务器在IPV4或IPV6的高速网络连线下使用．还具有播放多媒体文件及加密DVD影碟的功能。VLC媒体播放器既能用作媒体流服务器，又可当成客户端接收网络流[5]。VLC媒体播放器可以流化播放和接收的源非常多，包括：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、DVDs、数字卫星频道、数字地面电视频道、以单播或组播方式播放的网络电视频道等[6]。2.3MPEG-2标准MPEG-2标准是MPEG组织于1994年推出的，针对标准数字电视盒高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的规定，其国际标准分为系统、视频和音频三部分，分别定义了视频、音频数据的压缩编码和解码算法，MPEG-2数据流的结构、语法、语义。其信噪比可分级类和空间可分级类，27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计提供了一种多级广播的方式，将图像的编码信息分为基本信息层和一个或多个次要信息层。基本信息层包含对图像解码至关重要的信息，解码器根据基本信息即可进行解码，但图像的质量较差。次要信息层中包含图像的细节。广播时对基本信息层加以较强的保护，使其具有较强的抗干扰能力[7]。这样，在距离较近，接收条件较好的情况下，可以同时收到基本信息和次要信息，恢复出高质量的图像；而在距离较远，接收条件较差的条件下，仍能收到基本信息，恢复出图像，不至造成解码中断。故而特别适合广播级的数字电视的编码及传输[8]。2.4存在问题由于移动数字电视是用无线进行传输，而无线信号易受干扰，存在多径衰落等问题，因而可能会出现黑屏和信号中断等问题，故接收模块的设计应尽可能的提高稳定性，以保证收看质量。此外，由于移动数字电视还在发展中，其信号覆盖地区不够广，所以如何提高覆盖率也是一个问题。⒊研究展望未来的移动数字电视必将朝着高画质，高稳定性的方向发展。就画质方面，逐步从标清到高清再到3D，这样的发展趋势必然使得传输数据量的极度增加，作为无线传输，提高信道容量是必然趋势，而随着第四代通信技术的发展，将LTE用到数字电视的传输也将成为一种可能。此外，作为接收模块接口的USB也将从2.0朝着3.0迈进，其速度从USB2.0的480Mbps到达USB3.0的5Gbps，这也从另一方面保证了高画质的需求。而对于播放器的设计而言，提高码率以及接收播放的稳定性也是势在必行。相信在未来，移动数字电视也将成为我们日常生活中必不可少的一部分。参考文献网络文献[1]2010年第二季度数字电视产业报告期刊[2]宋挥师.先进的手持移动电视技术标准高通MediaFLO.广播与电视技术.2006,33（3）1～5[3]倪兴,杜娟,李民详等.手机电视技术分析与比较.电视技术.2006，（5）[4]李建军.一种新的移动多媒体广播标准——CMMB.电视技术.2008,32（4）[5]吕鹏,李莎.构建基于VLC的网络电视直播系统.电脑知识与技术.2009，（5）[6]Yew-SanLee,Bai-JueShieh,Chen-YiLee.Ageneralizedpredictionmethodformodifiedmemory-basedhighthroughputVLCdecoderdesign.IEEETransactionsonAutomaticControl.1999,46(6)[7]李斌,李伦.MPEG-1～MPEG7的分析与评价.电视技术.2001，（1）27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计[8]McVeigh.J,Chen.G.K,Goldstein.J,Asoftware-basedreal-timeMPEG-2videoencoder.IEEETransactionsonCircuitsandSystemsforVideoTechnology.2000,10（7）27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计开题报告一、问题提出的背景⒈背景介绍进入21世纪后，随着数字技术的高速发展，数字电视已经越来越多的进入千家万户，随着我国在2015消模的逐渐临近，可以说，我们将真正进入一个全新的数字时代。我国在数字电视领域的研究与推广中，一直与世界先进国家保持同步。2006年，中国国家广电总局颁布了中国移动多媒体广播行业标准CMMB。同年，国家标准化管理委员会发布公告，DMB-TH正式批准成为强制性国家标准。2008年是中国数字电视产业全面发展的一年，有线数字电视继续向高峰推进，地面数字电视正式实施，奥运会采用地面高清信号免费向全世界转播，卫星直播开始进入产业培育期；数字电视的投融资政策进一步放开、机卡分离体制逐步开始实行，数字电视产业化进程加快。2009年，在加快有线数字化整转步伐的同时，运营商也加大了对双向网改造和网络整合的力度，积极发展增值业务，取得了不错的成效。2010年数字电视更是发展提速，“三网融合”试点城市的确定、IPTV、手机电视、互联网电视等都为数字电视领域带来了前所未有的发展机遇。第二季度报告显示，我国有线数字电视用户总量已达到7470万户。在2011年初，中广更是宣布，全国331个地级市和36个百强县都已经完成了CMMB信号覆盖，城区覆盖率已经达到了90%以上[1]。从近些年的发展可以看出，我国数字电视的发展趋势非常好，有线用户已经达到相当的规模，但市场还有进一步上升的空间，因而本课题的研究正是符合了这一发展趋势。⒉本研究的意义和目的随着生活水平的提高，消费者已经不仅仅满足于有线数字电视了，对于PC，手机和其他一些移动设备，也需要能够接收数字电视，这样以便在越来越快的生活节奏中，能够随时随地收看数字电视，因而像IPTV、手机电视、互联网电视等必将成为未来的一个趋势。本课题研究的数字电视接收模块正是为了能够进一步拓宽数字电视的收看领域，通过USB接口可以在PC上收看数字电视，因而在理论研究的同时将具有良好的实际应用。数字电视接收系统在PC机端应用程序的核心部分就是本课题所要设计的实时数字电视播放器。我们要播放的数字电视码流是MPEG2标准定义的TS码流。虽然现在在PC机上的播放器种类繁多，但却鲜有能够支持数字电视MPEG2格式的，因而设计一款支持数字电视的播放器将变得极为有意义。27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计二、论文的主要内容和技术路线⒈主要研究内容1.1视频播放原理本课题需要设计播放器，因而我们首先要了解视频播放的基本原理。几乎所有的视频播放器，如VLC、MPlayer、Xine，包括DirectShow，在播放视频的原理和架构上都是非常相似的。大致的来说，播放一个视频分为4个步骤[2]：1.acess访问，或者理解为接收、获取、得到2.demux解复用，即把合在一起的音频和视频分离3.decode解码，包括音频和视频的解码4.output输出，分为音频和视频的输出以VLC播放器为例，播放一个UDP组播的MPEGTS流，access部分负责从网络接收组播流，放到VLC的内存缓冲区中，access模块关注IP协议，如是否IPv6、组播地址、组播协议、端口等信息。音视频在制作的时候是独立编码的，为了提高传输效率所以合起来，因此在解码之前需要解复用。demux分解出来的音频和视频流分别送往音频解码器和视频解码器。因为原始的音视频都需要占用大量空间，数据的冗余度较高，在制作的时候需要进行压缩。音视频解码器的作用就是把这些压缩了的数据还原成原始的音视频数据。视频解码器输出的是一张一张位图格式的图像，但是要让人从屏幕看得到，还需要一个视频输出的模块，此外，由于解复用之后音视频相互独立，所以在输出进行播放时还需要进行同步。1.2MPEG-2标准及TS码流MPEG-2标准主要规定了传输流（TS）和程序流（PS）两种结构，其中TS流适合于信道状况相对恶劣、具有较高误码率的场合，因此成为我国数字电视领域普遍使用的一种码流形式，故本课题主要研究TS码流。TS流包结构长度固定，在做同步时具有一定优势，且为其多路数据复用提供了充分的灵活性。TS码流是将原始的音频和视频信息按照合适的尺寸划分为ES流，之后附加信息形成PES包，再按照一定的规则将PES包附加上系统信息而成为TS包，进而组成完整的TS码流[3]。数字电视在传输时，为了节省带宽，TS流往往包括多套节目，因此要将其解复用，把属于不同的节目的PES流分开，保留各个PES的时间信息，选择要播放节目的音视频流并且分别进行解码然后播出。1.3USB接口本课题是用USB接口传输接收的数据流的，所以我们需要对USB2.0进行研究，了解27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计包括USB数据包、帧结构和数据流种类等问题。USB传输的数据包的类型用称为PIDs的特定代码来定义，包括令牌、数据、握手、特殊类型四种类型。也要了解USB的帧结构和数据传输类型，熟悉USB传输的整个流程，掌握数据的传输过程。⒉技术路线2.1播放器设计思路2.1.1用DirectShow搭建播放器DirectShow是微软公司在ActiveMovie和VideoforWindows的基础上推出的新一代基于COM的流媒体处理开发包，与DirectX开发包一起发布。DirectShow使用一种叫FilterGraph的模型来管理整个数据流的处理过程，运用DirectShow，可以使在多媒体数据库管理系统（MDBMS）中多媒体数据的存取变得更加方便，它还广泛地支持各种媒体格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等，为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。DirectShow应用架构采用模块化组建结构，该结构对多媒体数据的处理通过过滤器Filter来完成，每个过滤器完成特定的功能，不同的过滤器组合在一起处理多媒体数据，然后根据应用程序按照所要实现的功能建立起相应的过滤图表来控制整个数据的处理过程[4]。除了系统提供的大量Filter外，我们可以定制自己的Filter，以完成我们需要的功能，这使得所设计的播放器更加灵活性可以添置个性化的功能需求。2.1.2VLC播放器修改而来的播放器利用成熟的播放器进行修改来设计数字电视的播放器可以达到不错的效果，考虑到工作量以及播放器的稳定性，这也是个很好的选择。开源的播放器有很多，大部分是十分优秀的播放器，比如前面所提到的MediaPlayerClassic、VLCMediaPlayer、Mplayer等等。VLCMediaPlayer是一款跨平台的多媒体播放器，能在windows，Linux，MacOS等操作系统下使用，并且支持多种音频和视频格式（MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、Dix、MP3、Ogg等以及DVD、VCD、CD音频和各种流媒体协议）。[5]此外，VLC还具有转码能力（UDPunicast和multicast、HTTP等），可作为流媒体服务器使用。综上，通过修改VLC播放器而设计出一款性能优异的数字电视播放器。2.2基于USB的数字电视接收模块硬件架构基于USB的数字电视接收模块主要由4部分构成：高频头，信道解码芯片，USB传输控制芯片和PC端播放器[6]：其结构如图1所示27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计PC主机USB传输控制芯片信道解调芯片高频头I2C总线图1高频头：将接收到的射频信号通过下变频转换为基带信号，并将信号输送至信道解调芯片信道解调器：完成自动增益控制、PN帧头捕获、信道估计与均衡、自动侦测与锁频、FFT变换等，将基带信号转换成TS码流输出，并将TS码流输至USB传输控制芯片。USB传输控制芯片：该模块作为主控模块，加载相应的驱动程序后，通过I²C总线完成对高频头和信道解调器的初始化和后续控制，并将TS码流传输至PC机端。PC端播放器：实现对TS码流的接收，并能从TS码流中解复用出所需频道信号，实时同步后进行播放。[7]⒊可行性分析由上面的分析来看，设计数字电视接收模块播放器的基本方式有两种：一是利用开源的播放器进行修改或者捆绑解码器，另一种是基于DirectShow技术，自行编写播放器。考虑到工作量以及播放器的播放效果以及稳定性问题，本课题将采用第一种方法。由于VLC播放器优良的性能以及其多平台兼容性，故我们将根据其开源代码进行修改以设计出一款适用于数字电视的优秀播放器。三、研究计划进度安排及预期目标⒈进度安排课题从2011年3月开始，预计至2011年6月中旬完成最终实物以及毕业论文的撰写。第一阶段（开学至三月中旬）：文献阅读，对课题的意义相关背景以及前人的研究有一定的了解。对课题有整体的把握，确立研究方向以及研究方法，搜索相关技术文档，了解播放器设计的基本原理，为编写播放器做好理论准备。第二阶段（三月中旬至四月中旬）：对VLCMediaPlayer源代码进行理解，并编译调试，试着处理TS格式文件。修改VLCMediaPlayer源代码，使得播放器能够播放数字电视流。第三阶段（四月中旬至五月初）：硬件电路了解，了解USB2.0接口，理解芯片原理，以及外围电路的设计，对于各硬件模块各自功能进一步把握。27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计第四阶段（五月初至五月中旬）：将播放器与硬件部分、驱动程序、控制程序整合成为一个整体系统，开始联网接收数字电视信号进行测试使之能完成正常的数字电视接收播放功能，如有时间多余，适当增加一些播放器的其他功能，如录像功能等。第五阶段（五月中旬至五月底）：根据所得结果以及研究过程进行毕业论文的撰写并准备答辩工作。⒉预期目标预期播放器能够与硬件部分顺利实现数字电视节目的播放功能，且在播放过程中，系统的稳定性较好，较少或基本不出现画面的停滞以及乱码现象。通过本次数字电视接收模块播放器设计，能够加强自己编程能力，且对于视频播放过程有一个深入的了解，与此同时，对于USB以及一些硬件接口有一定的了解，为以后进一步的深造打好基础。参考文献网络文献[1]中国数字电视发展现状和趋势http://www.voc.com.cn/Topic/article/200906/200906100939145279.html[2]视频播放的基本原理http://blog.csdn.net/szu030606/archive/2010/10/12/5936673.aspx期刊[3]黄成辉,邓裕昭.MPEG-2中TS码流包结构和功能应用.中国有线电视.2008,（3）[4]邓丽娜,顾伟楠.基于DirectShow的媒体播放器的设计与实现.计算机应用于软件.2006,23（1）[5]吕鹏,李莎.构建基于VLC的网络电视直播系统.电脑知识与技术.2009，（5）[6]Yew-SanLee,Bai-JueShieh,Chen-YiLee.Ageneralizedpredictionmethodformodifiedmemory-basedhighthroughputVLCdecoderdesign.IEEETransactionsonAutomaticControl.1999,46(6)[7]徐芳,程恩.USB数字电视接收棒的设计与实现.现代电子技术.2009,21[8]Cheng-TehHsieh,SeungP.Kim,Aconcurrentmemory-efficientVLCdecoderforMPEGapplications.IEEETransactionsonConsumerElectronics.1996,42（3）27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计文献翻译和原稿一种并发的节省存储空间的应用于MPEG格式的VLC解码器Cheng-TheHsiehSeungP.Kim摘要：提出一种应用于MPEG的高性能的可变长解码器（VLC）。通过并发解码和最大似然位模式匹配，它可以拥有更高的吞吐量，但只需更小的存储空间。它的吞吐量可以比一般的标准技术提高45%而内存大小只要256字。一、引言由于过去几年数字技术的高速发展，在现在的市场上，通过低比特率的传输信道传输图像信息成为可能。由于传输的图像数据非常庞大，所以将数据压缩技术应用于此是非常必要的。无损高压缩率的算法：像JPEG和MPEG被用于此。1.离散余弦变换，用于减少每一帧空间上的冗余。2.运动补偿用于减少连续帧之间的时间上的冗余（只应用于MPEG）。3.变长码或者说霍夫曼码用于减少离散余弦变换和量化后的数据上的冗余。VLC编码是根据输入符号的数据特性然后进行列表查找，将信源符号变为变长码的一种映射。目的是将短码分配给较高出现频率的符号，反之亦然，为了获得整体较好的编码效率。如果码书包含长度从Lmin到Lmax的码字，那么VLC码字符的统计特性将用下式表示：(1)(2)这里是指长度为i的码字出现的概率。27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计从原理上讲，一般VLC解码系统如图1所示。这是一种查找表的方式，先要进入存储表找到符号和码字长度，然后输出解码后的符号并将码字长反馈回去以开始下一个解码。由于VLC码的码字长度是不固定的，输入的VLC解码器的比特流是没有确定的码长边界的，因此使得解码的过程复杂化。首先，VLC解码器必须确定码字长度以提取相应的码字使得接下来的解码过程得以保证。因此，VLC解码是一个递归的过程，而不能使用流水线操作。这将意味着解码速度会被限制。第二个问题是内存利用的效率。在MPEG-2中，VLC码书的大小只能有114个字，但其比特位数却在2-16位。VLC解码器必须去匹配码书中所有的码字，但是如果进来的比特流没有经过预先处理的话，要直接匹配所有可能的符号，查找表的存储容量将要达到65536个。这意味着浪费了大量的存储空间，而且使得查找效率也非常低。本文主要描述两种能使得VLC解码更快而且节省存储空间的方法。其余部分规划如下：第二部分，简单介绍一些相关的研究；第三部分，我们呈现了两种VLC解码方式极其仿真结果；第四部分讲了这种实现方式的系统结构；第五部分是总结以及将来要做的一些工作。二、相关研究一般来讲，VLC解码是根据连续收到的比特流通过搜索树算法来执行的（比如一次收一到两个比特，直到最后一个比特被收到），因此解码周期是不固定的，对于一些长码，时间会非常长，所以这不适合实时处理。比较新的一种方式是并行比特解码，它通过在一个时钟周期内在PLA（ROM）[3]或者CAM[4]上并行的匹配所有可能的码字来解码。基于ROM的结构的缺点是缺乏可编程性，而CAM的缺点是价格高。在并行比特解码器中，存储效率是需要被考虑的一个重点。27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计以前的论文[5][6][7][8][9][10]，对于VLC解码器，提出过很多用于预先处理输入比特流的算法。这些算法利用分簇策略将码字根据比特形式或按固定数理分组。换句话说，VLC解码被分成两步。首先，比特流的比特形式需经过验证或者将一固定数目的比特被加入到比特流中作为在存储表中搜索的第一个参照。在比特形式或者那串固定数目的比特被去掉之后，码字中剩下的比特被用于更小的存储表中的第二轮搜索。Hashemian将码字分成固定长度的簇用于加快搜索速度，但是需要加入额外的信息去标志一个簇的结束或者下一个簇可能的地址。在[5][6][8]中，他们用一种“首1”检测的方法去识别出码字中“首1”的数量作为一个区分以更有效的接入目标存储表。Wei和Meng[9]将相同码长的按数值排序的单调码与“首1”检测法一起应用于高效的霍夫曼码。三、最大似然位模式匹配和并发解码算法为了提高存储效率和增加VLC解码系统的吞吐量，提出了两个新的方法：最大似然位模式匹配和并发解码。A．最大似然位模式（MLBP）匹配法大多数（98%）JPEG和MPEG-1的码前缀比特都是用首1形式（JPEG）或者首0形式（MPEG-1），这可以用来在前期搜索中将码书分割[5]-[9]。在MPEG-2中，用首0形式的前缀码，帧内码的VLC码书（MPEG-1的一种改良版本）占86%的整个码书，而首1形式则占了40%的短码，这意味着，不仅是首0形式，而且首1形式的码也将经常出现在数据流中[2],[12]。因此，如果只用首0探测法去处理MPEG-2的帧内码，那么内存利用率将不会很高，同时系统的吞吐量的提升也将会受限。为了达到更好的效果，一种新的分类方式，最大似然位模式（MLBP）被引入，MPEG-2帧内码的部分VLC码书将按MLBP进行分类，如表1所示。对于同等长度的码字，将按MLBP进行分组。从根本上来说，它试图提取出同等长度码字中的位模式27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计作为在内存中查找的第一个标识（组号）。MLBP的格式是固定的，它包括首1形式和首0形式，甚至不需要从码字的第一个比特开始。在提取出MLBP后，剩下的比特被称作残余位，这将被作为查找的第二个标识。残余位的码字长度被规定为0-3，设计者如此设计是为了权衡码字的匹配电路和存储空间。为了简单起见，我们常常把最后三位作为残余位。在有些残余位中，会有无关比特，这说明只有组号与解码有关。因此，组号和残余位被合在一起使用作为在随机存储器中查找符号的地址。在这种分组策略中，有些组的MLBP是其他组的子集。像图表2中，第4组的MLBP（001）是第11组的（00100）的子集，这意味着不论什么时候第11组被识别出来，这两组的匹配标识很有可能一样。我们不希望发生这种情况，所以需要有一个高优先级的标识去覆盖低优先级的标识。不同的组需要有优先级比较，像表1中的最后一行那样。MBLP通常是一类用于提高MPEG-2存储效率的码字，它同样适用于JPEG和MPEG-1。B．并发解码算法VLC编码是根据输入符号的概率分布的，例如，短码出现的更多。所以，很有可能解码时要解更多的短码。在MPEG中，码长为2-16位。如果输入码字要一次性匹配16位，则最坏的情况是16比特的的输入数据包含8个2比特码字，一次要走8个解码循环才能结束这个16位的数据。因此，缓存器需要用来缓解解码过程中产生的拥堵。并发解码算法的目标是通过同时匹配两个或多个短码以加速解码过程。我们用一个简单的例子来说明这个原理。假设一部码书包含长度从2到4的码字，一次需要并行处理的码字长度为4，则输入数据可能的组合为(i)2,2(ii)3,27 浙江大学本科生文献综述和开题报告数字电视接收模块播放器设计(iii)4,我们用一个码字树来表示，如图2所示。它列出了可能的长度匹配结果。如果可能的结果是(ii)或(iii)，则解码效果与一般的并行解码一样[3]-[9]，但是如果是(i)，那么这两个码字可以被这个算法同时解码，这意味着更高的平均解码速度和解码系统只需更小的缓存空间。图3是一个通常的2层码树，即并发解码的可能匹配的码字形式都列在枝上。每一层都是一个需要被解码的码字，这意味着在图3中，两个码字要同时被解码。第一个码字需要的匹配长度是2到k。与此同时，对于第二个码字（在第2层上）如果第一个解码码字是2比特，则第二个码字的长度是2到k2比特，如果第一个解码码字是3比特，则第二个码字的长度是2到k3比特……以此类推。第一层的解码与一般的比特并行匹配是一样的，所以它必须包括所有的码字。这意味着第一层的k等于码书中最长的码。在第二层，较短的码（更高概率的码）将根据VLC的统计特性和硬件实现来选择，所以ki的数值的选择将要均衡考虑系统性能和硬件成本这两个方面，对于所有的i，ki需要满足0