基于FPGA的MPEG2视频硬件解码器的实现.ppt

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

2、解码原理,压缩,原始视频,编码,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 ：RGB YCbCr,压缩方法：,像素,R,G,B,Y Cb Cr,Y,Cb Cr,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： 010 0 1125 15 26100 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

3、 文件,DCT,量化,差分运动补偿解码,变长解码VLC,恢复视频,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(Inverse Quantization)模块,反量化即

4、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,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(Inverse Quantization)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

5、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,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： 17X1716X16）,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Xilinx FPGA设计了MPEG2视频硬件解码器 ModelSim、ISE、EDK、Synplify、Matlab等 整个设计