高效视频编码系统研究与硬件实现

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1、高效视频系统的研究与硬件实现学科名称：通信与信息系统研究生姓名：纪小明学号：0108120497指导老师：吴成柯教授随着通信技术和计算机技术的迅速发展，数字视频在信息社会中发挥着越来越重要的作用。图像和视频的传输与处理成为学术界和工业界研究的热点，ITu-T和1SO先后提出了一些先进的国际标准，这些标准的推广使人们享受到了科技带来的便利。超大规模集成电路技术(VLSI)、可编程逻辑器件(FPGA等)和嵌入式开发平台的发展使实时的视频压缩、传输和操控成为可能。为此，我们系统的研究了一系列视频压缩编码国际标准。并且在此基础之上设计

2、和实现了基于网络传输的视频系统和MPEG-4ASP级编码器的SoC演示系统。本文介绍了作者在视频压缩编码及其硬件实现方面的研究。首先，介绍了图像压缩技术的发展历史、现状及其应用，并简要介绍了现行的主要视频编码标准，如H．261、H．263、MPEG．1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG．7、H．264等。然后深入研究了MPEG-2建议的视频编码标准，包括Ts流、Ps流、时钟恢复、视频与音频的同步、基于场的运动补偿、DCT及变长编码，并对MPEG-4标准的特别之处做了讨论。在此基础上提出了一种基于网络传输的视频系统和MPEG

3、-4ASP级编码器的SoC系统，在分析系统方案的同时，给出了其硬件实现。基于网络传输的视频系统的编解码部分采用套片实现，纠错编码通过FPGA完成，网络部分的上层协议部分在MCU中完成。MPEG-4编码器采用FPGA加ARM来实现。作者在对RTP／RTCP协议的充分理解上，结合视频编码的原理，构建了视频流的网络传输模型，并实现了其硬件系统，初步测试。可实现其基本功能。通过对视频编码过程中数据流操作的分析，结合SDRAM的工作特点，合理设计了MPEG-4编码器的数据流调度方案，在满足系统最高要求的基础上，节省了宝贵的硬件资源，提高

4、了程序的通用性：在分析了码率控制的基本原理及算法的基础上，结合ARM处理器的特点，设计了MPEG-4编码器码流控制部分的硬件部分和软件实现，实验表明其起到了编码结果调整的作用，效果良好。由于MPEG．2标准本身的定位．在对网络传输的支持方面相比较而言不是很有效，可考虑在现有网络模型的基础上，构建MPEG-4或者H．264的网上视频系统。因为MPEG-4编码器是采用FPGA和ARM来实现的，应在程序和结构优化的基础上，完成其向芯片化的方向发展，同时，完成嵌入式操作系统在ARM上的移植，使系统更具通用型和可扩充性。关键词：视频编码

5、MPEG-2MPEG-4RTP／RTCPQOS码率控制FPGAARM导师签名TheResearchandImplementationofHighEfficientVideoCodingSystemMajor：CommunicationandInformationSystemName：JiXiaomingNo．：0108120497AdHsor：Prof．WuCbengkeWitlImerapiddevelopmentintheareaofcommunicationtechnologyandcomputertechnology,

6、digitalvideoplaysamoreandmoreimportantroleininformationsociety．Image／Videotransmissionandpmcessinghavebecomehotfocusofstudyinthefieldofindustryand∽．,ademe．ISOandITULThaveputforwardsomeadvancedstandards．Commonpeopleenjoytheconveniencemadebythepopularizationofthe∞stan

7、dards，whilethedevelopmentofVeryLargeScaleIntegratecircuit(VLSI)andProgrammableLogicDevice(such∞FPGAetc．1makesreal-timevideocompressionandtransportationpossible．AfterhavingsmdiedasetofMPEGstandardsproposedbyISO，whichareallinternationalstandardsofmultimediacompression

8、system。wedesignedandimplementedⅣⅢEG-4encodingsystemonASPlevelbyFPGA．Thisdissertationpresentstheachievementwehaveobtainedaboutseveralissnes