MPEG-2視頻編碼算法FPGA實(shí)現(xiàn)的研究.pdf

1、MPEG-2是標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視和高清晰度數(shù)字電視的圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。自從1994年標(biāo)準(zhǔn)推出至今,以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)的各種應(yīng)用迅速進(jìn)入人們的日常生活中,使人們深刻感受到它的存在,深刻影響著數(shù)字視頻的發(fā)展。作為最成功的運(yùn)動圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)之一,它也對后來的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)影響很大,成為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)理論基礎(chǔ),對于初次認(rèn)識視頻數(shù)字處理的人來說,MPEG-2是個(gè)很好的研究對象。MPEG-2中的視頻編碼器是該標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),本文正是致力于MPEG-2視頻

2、編碼器中各個(gè)部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究。 本文首先介紹了數(shù)字視頻和編碼標(biāo)準(zhǔn)等基礎(chǔ)背景知識,詳細(xì)論述了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。對MPEG-2的實(shí)現(xiàn)視頻壓縮的原理從時(shí)間、空間和統(tǒng)計(jì)特性三個(gè)方面詳細(xì)進(jìn)行了說明,并在此基礎(chǔ)上研究了其中的關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)：基于二維查找表DCT變換的實(shí)現(xiàn),MPEG-2量化器的設(shè)計(jì)研究和逆量化器的原理,Z字掃描和游程編碼、變字長編碼的實(shí)現(xiàn)研究。最后對基于并行結(jié)構(gòu)的運(yùn)動估計(jì)算法的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探討,并提出了對算法改進(jìn)的

3、思考。 二維DCT變換是MPEG-2編碼其中運(yùn)算量極大的部件,本文建立查找表,基于此來實(shí)現(xiàn)二維DCT變換,避免了相對比較耗資源和速度的乘法運(yùn)算,用一些必要的加法運(yùn)算和并行處理的思想,大大提高了DCT變換的運(yùn)算速度。而Z字型掃描、熵編碼和量化器也是在查表的算法思想基礎(chǔ)上研究其實(shí)現(xiàn)方法。 為了能實(shí)現(xiàn)這些算法思想,本文擬構(gòu)建從A/D視頻信號解碼到FPGA編碼模塊的一整套系統(tǒng),將模擬視頻信號輸入的輸出轉(zhuǎn)換為MPEG-2編碼的視頻