视频编解码芯片选型及压存系统的设计

高清视频编解码芯片选型及压存系统的设计作者：孙榕，刘峰作者单位：南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003相似文献(8条)1.学位论文张戟H.264高清视频编解码系统中ARM控制模块的软件设计2008随着数字电视日益深入人心，高清概念越来越为人所熟知。带有高清视频功能的产品已经逐步走向人们的工作和生活，高清视频处理已经从理论研究走向系统实际应用。毫无疑问，无论是从观众的视觉还是从产业的角度来看，高清视频已经成为数字视频技术发展的必然趋势。本文研究了整个编解码系统中ARM控制模块的软件设计，最终完成以PC机为终端控制平台，经ARM控制模块将命令发送给核心编解码芯片MB86H51，使其完成相应的操作。、本文主要的工作有如下几个方面：1、根据ARM各型号芯片的特点，结合本系统的实际需求，最终选定Atmel公司的AT91SAM9261作为ARM控制板的核心处理芯片，并深入了解该芯片的工作原理和内部结构。2、根据本系统中所选用的DataFlash型号及外围电路连接情况等诸多因素，并结合Atmel公司所提供的AT91SAM9261一级BootLoader参考代码，编写调试符合本系统启动运行的一级BootLoader引导程序，也称为Bootstrap引导程序，最终成功实现引导U-Boot程序。3、深入分析了U-Boot和Linux的体系结构和编译过程，结合AT91SAM9261芯片的特点和实际外围电路的连接情况，修改U-Boot和Linux中主要的编译参数，并进行重新编译，最终成功移植到系统板中。4、在ITU-T提供的H.264标准的参考解码程序JM8.6的基础上，详细研究了H.264视频编码标准以及具体的解码器结构和解码流程，并结合DirectX技术，开发了一款基于PC机的H.264解码播放器，用于验证存储在PC机上的H.264压缩码流的正确性。2.学位论文眭世晨基于FPGA的高清视频编解码系统控制模块设计2008在航空航天，遥感测量，安全防卫以及家用影视娱乐等领域，要求能及时保存高清晰度的视频信号供后期分析、处理、研究和欣赏。因此，研究一套处理速度快，性能可靠，使用方便，符合行业相关规范的高清视频编解码系统是十分必要的。本文首先介绍了高清视频的发展历史。并就当前相关领域的发展阐述了高清视频编解码系统的设计思路，提出了可行的系统设计方案。基于H.264的高清视频编码系统对处理器的要求非常高，一般的DSP和通用处理器难以达到性能要求。本系统选择富士通公司最新的专用视频编解码芯片MB86H51，实时编解码分辨率达到1080p的高清视频。芯片具有压缩率高，功耗低，体积小等优点。系统的控制设备由三块FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分别负责视频输入输出，码流输入输出和主编解码芯片的控制。ARM作为上层人机交互的控制器，向系统使用者提供操作界面，并与主控FPGA相连。方案实现了高清视频的输入，实时编码和码流存储输出等功能于一体，能够编码1080p的高清视频并存储在硬盘中。系统开发的工作难点在于FPGA的程序设计与调试工作。其次，详细介绍了FPGA在系统中的功能实现，使用的方法和程序设计。使用VHDL语言编程实现I2C总线接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA内置的M4K快速存储单元实现128K的命令存储ROM，并对设计元件模块化，方便今后的功能扩展。编程实现了PIO模式的硬盘读写和SDRAM接口控制功能，实现高速的数据存储功能。利用时序状态机编程实现主芯片编解码控制功能，完成编解码命令的发送和状态读取，并对设计思路，调试结果和FPGA资源使用情况进行分析。着重介绍设计中用到的最新芯片及其工作方式，分析设计过程中使用的最新技术和方法。有很强的实用价值。最后，论文对系统就不同的使用情况提出了可供改进的方案，并对与高清视频相关的关键技术作了分析和展望。3.学位论文廖荣生基于JPEG2000的硬件实时编解码系统设计与实现2005随着社会进步与科技发展，数字视频技术正逐渐走向成熟，走进千家万户。特别是近几年高清晰度视频已成为热点技术，拥有着价值数千亿的市场，因而对它的研究有着重要的实用价值和广阔的应用前景。本课题要研究的内容是设计实现一块高清视频的硬件实时编解码板卡，采用的视频压缩技术为JPEG2000。板卡要完成的功能包括编码和解码两部分，编码的部分包括将高清原始视频（1080i/720p）通过HD-SDI端口输入，使用FPGA和JPEG2000专用芯片完成视频的JPEG2000压缩，最后将压缩码流通过PCI总线传递到PC上存储下来。解码的部分则是将压缩码流从PC上通过PCI总线传递到JPEG2000解码芯片解压缩还原出原始视频来。在此基础上，对JPEG2000应用于超高清晰度视频（2K/4K）领域特别是数字电影方面进行初步的探讨。JPEG2000由于其算法本身的特性如压缩性能高、支持大分辨率图像、多种形式的可分级性，采用帧内编码等使之非常适用于高清视频编辑、数字电影等应用。在需要大分辨率、高保真度的图像和视频领域，JPEG2000正引起越来越多人的关注和使用。本课题通过学习JPEG2000算法，掌握相应FPGA和编解码芯片的使用，设计出完成课题所需功能的FPGA逻辑、MCU程序、PC端码流后续处理应用程序以及整个硬件电路板原理图(除去PCI模块部分)。通过实际制板调试，来验证功能的正确性。本课题把JPEG2000技术引入到高清视频采集、压缩、编辑以及数字电影领域里，完成了板卡相应的软硬件功能设计，并通过研究JPEG2000码流组织算法，实现了多个单分量JPEG2000码流在压缩域的分量融合。该板卡经过实际系统测试后，可以很好地实现高清码流的JPEG2000编解码，并能进一步扩展到支持2K/4K大小的视频。压缩码流采用帧内编码方式，码率最大为250Mbps，图像效果好，说明了JPEG2000技术非常适合于高清以及超高清视频领域。4.期刊论文孙榕.刘峰.SUNRong.LIUFeng高清视频编解码芯片选型及压存系统的设计-电视技术2007,31(11)介绍了H.264视频编解码芯片MB86H50,Hi3510和一款市场认知度较高的芯片PNX1500,在性能、结构等方面进行对比.以专用视频压缩芯片MB86H50为核心,以PNX1500DSP为主控制器,设计出集多路高清数字视频压缩编码、存储于一体的专用图像系统,对于高清视频走向监控、信息存储等实际应用具有极大的研究价值.5.学位论文孙榕压缩视频存储与控制系统的设计与实现2008近年来，随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对视频质量的要求越来越高，高质量、高分辨率的视频图像逐渐成为了人们的首选，随之而来，给各种实际应用系统带来了视频图像的存储、压缩、处理、传输等诸多问题。至今为止，无论是采用DSP还是采用硬件编解码器，能够实现高于4CIF格式以上的视频实时压缩编解码功能的方法还很少见、实现技术手段应用更少。这是由于DSP要求的软件水平很高，而市场上的硬件编解码器可编视频的格式也很有限。为了能够实现16CIF格式或者更高清晰度的数字视频信号的实时压缩、存储等功能，课题研究并设计了基于ARM控制、以FPGA为辅助控制的高清视频ASIC芯片编码和存储的硬件系统，除此之外，实现了基于DSPPNX1500处理器的视频输入输出自环演示系统。本文在分析了众多视频压缩编码、存储方案之后，针对高于1080p图像分辨率的实际需求以及与本课题相关项目的特定应用场合，选择了基于ARM、FPGA和专用视频编解码ASIC芯片的技术方案。即从基于嵌入式系统设计的基本要求出发，用ASIC硬件编解码芯片设计一种高清视频图像的压缩、存储控制系统。重点在于压缩视频存储与控制系统的硬件实现，完成以MB86H51编解码芯片为核心处理芯片，以ARM为主控、FPGA为辅助控制的视频图像采集、处理及本地显示的功能。针对系统要求采用了Fujistu公司2007年刚推出的MB86H51视频编解码芯片、XILINX公司Spartan-3系列的FPGA以及Atmel公司的嵌入式ARM926EJ-S芯片组成了符合高清视频编解码、存储及控制需求的应用系统。在确定系统实现的技术方案之后，描述了MB86H51编码主芯片的各个功能模块。在此基础上，按照信号完整性设计思想完成了电源模块、主控制模块、视频编解码模块、视频采集模块、视频显示模块，视频存储模块、USB传输模块以及串口通信模块的原理图设计以及PCB板图设计，通过对关键信号进行信号完整性分析以及主控模块的调试，验证了系统原理图设计和PCB设计的正确性。对该硬件系统的J下确设计是本课题的重点所在。介绍了在前期开发的基于DSPPNX1500开发板的视频输出模块，完成了其设计及实现工作。主要包括以视频编码芯片SAA7105为核心的输出模块底层硬件原理图设计、PCB图设计、应用程序与视频输出底层硬件模块之间相互联系的中间件程序的编写，应用测试程序的编制以及调试工作。根据实际工作情况，对压缩视频存储与控制系统主控功能和基于DSPPNX1500处理器的视频输出功能的调试进行了说明。6.学位论文邱劲松基于TMS320DM355的高清网络摄像机的设计与实现2009随着数字电视日益深入人心，高清概念也越来越为人所熟知。带有高清视频功能的产品已经逐步走向人们的工作和生活中，高清视频处理已经走向系统实际应用并产业化。毫无疑问，无论是从观众的视觉需求还是从产业发展的角度来看，高清视频已经成为数字视频技术发展的必然趋势。br　　本文从嵌入式系统设计的基本要求出发，基于TI公司的达芬奇处理器TMS320DM355实现了一种高清网络摄像机系统，重点在于高清网络摄像机系统的硬件设计与实现，完成以TMS320DM355处理器为核心处理芯片的高清晰视频图像采集、处理、本地储存以及远程传输的功能，主要工作包括系统的板级硬件设计、底层驱动程序的开发与调试。论文主要的工作有如下四个方面:br　　1、通过通用的高清视频编解码器芯片的比较，结合用户的实际应用需求，最终选定TI公司新一代达芬奇处理器TMS320DM355作为系统的控制和高清视频编解码芯片，并给出了系统的整体硬件设计方案。br　　2、本文将整个系统分成核心系统板、视频输入模块、以太网通信模块和电源模块四个模块。核心系统板包括复位电路、时钟电路、JTAG电路、SDRAM电路、系统启动电路和UART电路，视频输入模块包括CMOS视频采集电路和VGA视频采集电路，对于每个功能模块，本文都给出了详细的原理分析及设计说明。另外，本文在基于信号完整性设计思想的指导下，利用专业的EDA设计软件ProtelDXP完成了整个系统的原理图设计与PCB制版。最后应用专业的信号完整性分析软件HyperLynx对反射和串扰进行了分析和比较，并给出了解决方案。br　　3、深入分析了嵌入式Linux的体系结构和bootloader启动过程，研究TI公司的启动代码参考程序并移植U-boot引导程序，完成MontaVistalinux操作系统的内核引导。结合TMS320DM355芯片视频处理前端和TVP7002A/D芯片的特点和外围电路的硬件连接，编写TVP7002的驱动程序代码并修改Linux中的内核配置选项，并进行重新编译，最终成功移植到系统板中，实现了来自于CCD输入的高清视频(1280×720p)和来自于XGA输入(1024×768)的PC机信号的压缩编码和传输。br　　4、论文最后对本课题的一系列工作进行了总结，给出了不同功能的系统实物图和测试效果。讨论今后深入研究的方向。7.学位论文陈溶波AVS及H.264/AVC视频解码器设计与研究2009过去十多年里，数字视频技术被广泛地应用于计算机、通信、广播和电视领域，带来了电视会议、可视电话、数字电视等一系列新型应用。近些年，随着数字音视频编解码技术和超大规模集成电路的发展，以AVS和H．264/AVC为代表的新一代视频编码标准成为主流。AVS和H．264/AVC视频编码标准采用了最新的视频编码技术，获得了