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基于单片视频压缩芯片的MPEG2编码器设计与实现

作　者: 陈静
导　师: 谢仁宏；江力
学　校: 南京理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 视频压缩编码运动补偿离散余弦视频解码 MPEG-2编码
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 30次
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内容摘要

在计算机技术快速发展的今天,多媒体技术被越来越多的应用于生产生活的各个领域,而多媒体对存储空间和网络传输速率的要求也越来越高。对于一些较大容量的多媒体文件,目前存在的存储和传输条件仍然不能很好的满足大多数用户的需要。本课题旨在通过算法改进,提高MPEG2视频的编码比率、压缩率、传输速率和执行性能,使其具有先进的技术指标,编码率和压缩率达到一个新的水平,改善系统的实时性、有效性和方便性,满足日益迫切的需要。许多经典的编码算法,比如Huffman编码、基于运动补偿编码以及预测编码和离散余弦(DCT)编码等等,对于稍微复杂的视频的压缩率是非常有限的,并且在应用这些传统算法时,带来的代价很高,执行性能差。本课题在研究了MPEG-2编码算法和硬件性能的基础上,对其进行了分析、改进、设计与实现,给出了一种基于PHILIPS视频编码芯片SAA6752的MPEG-2码流的编码方案,并提出了一种基于PHILIPS视频解码芯片SAA7114的MPEG-2码流解码播放方案。由基于专用芯片的MPEG-2视频压缩解码器硬件系统对视频文件进行解码操作,生成视频压缩算法所需要的子文件。然后对这些视频子文件进行压缩处理,生成压缩后的视频文件。最后在视频压缩编码的硬件系统上对这些子文件进行编码,生成一个新的压缩后的视频文件。通过对系统的调试和实验,生成的压缩后视频不但实现了特定的压缩率,而且在视频帧图像的画面上也并没有出现明显的扭曲变形和像素丢失。经项目试验实测,各项性能都有较大提高,系统运行稳定、可靠。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 图像压缩编码的发展背景与意义  10-11
  1.2 国内外图像压缩编码技术研究现状  11-12
  1.3 论文主要研究工作与内容安排  12-14
2 视频压缩编码技术  14-39
  2.1 MPEG-2视频压缩编码标准  14-22
    2.1.1 MPEG-2标准  14-15
    2.1.2 MPEG-2的系统层  15-16
    2.1.3 MPEG-2的视频部分  16
    2.1.4 视频编码标准  16-21
    2.1.5 MPEG-2视频编码的优势  21-22
  2.2 视频信号数字化  22-27
    2.2.1 视频信号数字化的基本原理  22-25
    2.2.2 视频信号的数字化处理过程  25-26
    2.2.3 扫描信号的数字化处理过程  26-27
  2.3 MPEG-2视频编码方法  27-32
    2.3.1 基于场的运动补偿  28-30
    2.3.2 二维DCT变换  30-31
    2.3.3 MPEG-2标准中的变长编码  31-32
    2.3.4 熵编码  32
  2.4 MPEG-2视频压缩技术  32-38
    2.4.1 视频压缩的可行性  32-33
    2.4.2 基于DCT编码  33-34
    2.4.3 基于三维DCT的视频压缩  34-38
  2.5 本章小节  38-39
3 MPEG-2编码器硬件电路设计  39-54
  3.1 MPEG-2编码器结构  39
  3.2 MPEG-2压缩编码系统设计  39-40
  3.3 MPEG-2编码的专用芯片SAA6752HS  40-43
    3.3.1 SAA6752HS的功能  41
    3.3.2 SAA6752HS编码芯片结构  41-43
  3.4 SAA7114解码芯片  43-47
    3.4.1 译码芯片介绍  43-44
    3.4.2 SAA7114主要功能及工作原理  44-46
    3.4.3 SAA7114硬件接口设计  46-47
  3.5 系统控制CPU  47-51
    3.5.1 单片机及接口  47-48
    3.5.2 ATMEGA16主要功能  48
    3.5.3 两线串行接口TWI  48-51
  3.6 I~2C总线  51-53
  3.7 异步串行收发器16C550  53
  3.8 本章小结  53-54
4 系统控制软件设计  54-64
  4.1 软件控制系统功能  54
  4.2 用单片机对SAA7114的初始化和控制  54-59
  4.3 SAA6752HS的初始化设计  59-60
  4.4 芯片16C550的初始化  60
  4.5 串行通信设计  60-63
  4.6 本章小结  63-64
5 系统调试及测试  64-67
  5.1 硬件调试  64-65
  5.2 软件调试  65-66
  5.3 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
附录  72

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