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1、硕士学位论文答辩基于FPGA的MPEG2视频硬件解码器的实现 姓名 学号 专业 集成电路设计指导老师 2 内容提纲 课题背景与意义MPEG2视频编解码原理解码器架构与模块分析仿真与效果总结展望 3 背景及意义 MPEG2压缩编码技术是多媒体计算机 多媒体通信 常规电视数字化 高清晰度电视 HDTV 以及交互式电视系统等的关键技术 美国的ATSC 欧洲的DVB 日本的ISDB数字电视广播系统都把MPEG2作为信源编码标准 而我国央视也将MPEG2作为数字高清的编解码标准 国内目前主要的视频解码方式仍然是软件 在硬件解码上进行研究与开发是很必要的 4 MPEG2视频编解码原理 压缩 原始视频 编码
2、 解码 恢复视频 编解码过程即是压缩与解压缩的过程 视频文件 5 MPEG2视频编解码原理 颜色空间转换 RGBYCbCr 压缩方法 像素 R G B YCbCr Y CbCr 差值编码 运动补偿 表示为 6 MPEG2视频编解码原理 x y u v 很多0 非0 均匀分布 DCT 量化 u v 0 非0 变长编码 用较短的二进制串表示经常出现的图像数据模式 用较长的二进制串表示不经常出现的数据模式 量化 用一个数代表一个范围的数 0 10 011 25 1526 100 30 7 差分运动补偿编码 变长编码 编码链解码链 原始视频 视频文件 DCT 量化 差分运动补偿解码 变长解码VLC 恢
3、复视频 视频文件 IDCT 反量化 8 MPEG2视频硬件解码器构架 解码链 预测基准值 差值 9 解码链模块分析与设计 一 数据提取 Head VLC 模块 图像序列层 序列起始码 图像大小 量化矩阵 GOP0 GOP1 图1 图组起始码 图像编码类型 图组层 图2 02 000001 0000001 00000001 4 002 000000001 0000000001 10 解码链模块分析与设计 一 数据提取 Head VLC 模块 11 解码链模块分析与设计 二 反量化 InverseQuantization 模块 反量化即将量化后的数据逆运算回原来的数据 并且控制溢出和误差 非内部块
4、 内部块 饱和化 误配控制 12 解码链模块分析与设计 二 反量化 InverseQuantization 模块 5级规范流水 13 解码链模块分析与设计 三 二维反离散余弦变换 IDCT 模块 频域到时域 1 8X8二维IDCT表示为公式 令一维IDCT 2 设 可以将二维IDCT看作一维IDCT的串 并行运算 则根据Chen算法 可以得到 其中 14 解码链模块分析与设计 三 二维反离散余弦变换 IDCT 模块 频域到时域 3 根据Chen算法 需要设计的功能单元为 即 微结构 15 解码链模块分析与设计 三 二维反离散余弦变换 IDCT 一维运算单元微结构 频域到时域 共消耗90T 16
5、 解码链模块分析与设计 四 运动补偿 运动补偿实质上是根据两幅图之间由运动向量所指的差值关系 根据参照图将目标图恢复 1 2 3 4 加上解码出来的差值 线性插值处理 17X17 16X16 参考图 被预测图 17 解码链模块分析与设计 四 运动补偿 运动补偿中插值举例 18 解码链模块分析与设计 四 运动补偿 19 仿真与效果 仿真模型 仿真波形 20 仿真与效果 21 总结展望 详细研究了MPEG2视频部分的协议基于XilinxFPGA设计了MPEG2视频硬件解码器ModelSim ISE EDK Synplify Matlab等整个设计中 在IDCT逻辑运算上使用更细分的流水线会使性能进一步提高可以进一步考虑解码链输入输出数据的DMA处理VLC表更为优化的构造 22 谢谢各位老师Q A
