H.264/AVC是国际电信联盟与国际标准化组织/国际电工委员会联合推出的活动图像编码标准,简称H.264。作为最新的国际视频编码标准,H.264/AVC与MPEG-4、H.263等视频编码标准相比,性能有了很大的提高,并已在流媒体、数字电视、电话会议、视频存储等诸多领域得到广泛的应用。 本论文的研究课题是基于H.264/AVC视频编码标准的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding,基于上下文的自适应可变长编码)编码算法研究及FPGA实现。对于变换后的熵编码,H.264/AVC支持两种编码模式:基于上下文的可变长编码(CAVLC)和基于上下文的自适应算术编码(CABAC,Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中,尽管CAVLC算法也是采用了VLC编码,但是同以往标准不同,它所有的编码都是基于上下文进行。这种方法比传统的查单一表的方法提高了编码效率,但也增加了设计上的困难。 作者在全面学习H.264/AVC协议和深入研究CAVLC编码算法的基础上,确定了并行编码的CAVLC编码器结构框图,并总结出了影响CAVLC编码器实现的瓶颈。针对这些瓶颈,对CAVLC编码器中的各个功能模块进行了优化设计,这些优化设计包括多参考块的表格预测法、快速查找表法、算术消除法等。最后,用Verilog硬件描述语言对所设计的CAVLC编码器进行了描述,用EDA软件对其主要功能模块进行了仿真,并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上验证了它们的功能。结果表明,该CAVLC编码器各编码单元的编码速度得到了显著提高且均能满足实时通信要求,为整个CAVLC编码器的实时通信提供了良好的基础。
上传时间: 2013-06-22
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在数字电视系统中,MPEG-2编码复用器是系统传输的核心环节,所有的节目、数据以及各种增值服务都是通过复用打包成传输流传输出去。目前,只有少数公司掌握复用器的核心算法技术,能够采用MPEG-2可变码率统计复用方法提高带宽利用率,保证高质量图像传输。由于目前正处广播电视全面向数字化过渡期间,市场潜力巨大,因此对复用器的研究开发非常重要。本文针对复用器及其接口技术进行研究并设计出成形产品。 文中首先对MPEG-2标准及NIOS Ⅱ软核进行分析。重点研究了复用器中的部分关键技术:PSI信息提取及重构算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校验算法,给出了实现方法,并通过了硬件验证。然后对复用器中主要用到的AsI接口和DS3接口进行了分析与研究,给出了设计方法,并通过了硬件验证。 本文的主要工作如下: ●首先对复用器整体功能进行详细分析,并划分软硬件各自需要完成的功能。给出复用器的整体方案以及ASI接口和DS3接口设计方案。 ●在FPGA上采用c语言实现了PSI信息提取与重构算法。 ●给出了实现快速的PID映射方法,并根据FPGA特点给出一种新的PID映射方法,减少了逻辑资源的使用,提高了稳定性。 ●采用Verilog设计了SI信息提取与重构的硬件平台,并用c语言实现了SDT表的提取与重构算法,在FPGA中成功实现了动态分配内存空间。 ●在FPGA上实现了.ASI接口,主要分析了位同步的实现过程,实现了一种新的快速实现字节同步的设计。 ●在FPGA上实现了DS3接口,提出并实现了一种兼容式DS3接口设计。并对帧同步设计进行改进。 ●完成部分PCB版图设计,并进行调试监测。 本复用器设计最大特点是将软件设计和硬件设计进行合理划分,硬件平台及接口采用Verilog语言实现,PSI信息算法主要采用c语言实现。这种软硬件的划分使系统设计更加灵活,且软件设计与硬件设计可同时进行,极大的提高了工作效率。 整个项目设计采用verilog和c两种语言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE两种设计平台下设计实现。根据此方案已经开发出两台带有ASI和DS3接口的数字电视TS流复用器,经测试达到了预期的性能和技术指标。
上传时间: 2013-08-03
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当前我国正处在从模拟电视系统向数字电视系统的转型期,数字电视用户数量激增,其趋势是在未来的几年内数字电视将迅速普及。在应用逐渐广泛的数字电视系统中,监控数字电视服务正成为一种越来越迫切的需要。然而,目前对于数字电视并没有合适的监测仪器,因此无法及时方便地诊断出现问题的信号以及隔离需要维修的数字化设备。通常只有当电视屏幕上的图像消失时我们才知道数字信号系统出了问题。几乎没有任何线索可以用来找到问题的所在或原因,码流分析仪器在这种情况下应运而生。目前在数字电视系统的前端,通过监控了解数字视频广播(DVB)信号和服务的状况从而采取措施比通过观众的反映而采取措施要主动和及时得多。传输流(TS)的测试设备可使技术人员分析码流的内部情况,它们在决定未来服务质量和客户满意度方面将扮演更重要的角色。 本文着重研究了在DVB广播电视系统中,DVB-ASI信号的解码、MPEG-2TS的实时检错原理和基于现场可编辑门阵列(FPGA)的实现方法。文章首先阐述了数字电视系统的一些基本概念,介绍了MPEG-2/DVB标准、ETR101 290标准、异步串行接口(ASI)。然后介绍了FPGA的基本概念与开发FPGA所使用的软件工具。最后根据DVB-ASI接收系统的解码规则与MPEG-2TS码流的结构提出了一套基于FPGA的MPEG-2TS码流实时分析与检测系统设计方案并予以了实现。 在本系统中,FPGA起着核心的作用,主要完成DVB-ASI的解码、MPEG-2TS码流检错、以及数字电视节目专有信息(PSI)提取等功能。本文实现的系统与传统的码流分析仪相比具有集成度较高、易扩展、便于携带、稳定性好、性价比高等优点。
上传时间: 2013-06-04
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随着数字视频广播的发展,观众将会面对越来越多综合或专门频道的选择,欣赏到更高品质,更多服务的节目。而广播业者则要为这些节目的版权购买,制作而承受更高的成本,单纯的广告收入已经不够。要求对用户收取一定的收视费用,而另一方面,调查也显示用户是愿意预付一定费用以获得更好服务的。条件接受系统(Conditional Access system)就是为了商业目的而对某些广播服务实施接入控制,决定一个数字接受设备能否将特定的广播节目展现给最终用户的系统。CA技术要求既能使用户自由选择收看节目又能保护广播业者的利益,确算只有已支付了或即将支付费用的用户才能收看到所选的电视节目。在数字电视领域中,CA系统无疑将成为发展新服务的必需条件。但是在不同的运营商可能会使用不同的CA系统,在不同的CA系统之间进行互操作所必需共同遵守的最基本条件是:通用的加扰算法。每个用户接收设备中应集成相应的解扰模块。在我国国家标准--数字电视条件接收系统GY/Z 175-2001的附录H中有详细的描述。 FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 首先本文简要介绍CA系统的目的和组成,FPGA的结构和原理,优势。然后介绍了利用FPGA来实现CA系统主要组成部分即加扰的原理和步骤,分析算法,划分逻辑结构,软件仿真,划分硬件模块,硬件性能分析,验证平台构建,硬件实现等。 然后对以上各个部分做详细的阐述。同时为了指导FPGA设计,给出了FPGA的结构和原理与FPGA设计的基本原则、设计的基本技巧、设计的基本流程; 最后给出了该加扰系统的测试与验证方法以及验证和测试结果。
上传时间: 2013-06-22
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本文着重研究了多路数字节目复用器中的对多路预处理TS流复用的原理和基于FPGA的实现方法。首先论述了关于数字电视系统的一些基本概念,介绍了MPEG-2/DVB标准以及数字电视节目专用信息(PSI),并结合多路数字节目复用的基本原理提出了一套基于FPGA的设计方案。通过对复用器输入部分、复用控制逻辑和PCR校正等一系列模块的设计及仿真验证,达到了设计的要求,取得了一定的研究成果。
上传时间: 2013-06-09
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数字电视近年来飞速发展,它最终取代模拟电视是一个必然趋势。可编程逻辑技术以及EDA技术的升温也带来了电子系统设计的巨大变革。本论文将迅速发展的FPGA技术应用于数字电视系统中,研究探讨了数字电视前端系统中的关键设备——传输流复用器的FPGA建模和实现,以及相关的关键技术。本论文首先介绍了数字电视的发展现状和前景,概述了数字电视前端系统的组成结构与关键技术,以及可编程逻辑技术的发展和优势。然后介绍了数字电视系统中的重要标准MPEG-2以及传输流复用器的原理和系统结构,并且从理论上阐述了复用器设计的关键技术:PSI重组和PCR调整。接着详细说明了如何运用创新思路,采用独特的硬件架构在一片FPGA上实现整个复用器的软件和硬件系统的方案,并且举例说明了复用器硬件逻辑设计中所运用的几个FPGA设计技巧。最后对本文进行总结,并提出了数字电视系统中复用器设备未来发展的设想。本文中介绍的基于SOPC的硬件复用器设计方案,将系统的软件和硬件集成在一款Altera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上,并且将FPGA设计技巧运用于复用器的硬件逻辑设计中。整个设计方案不但简化了系统设计,而且实现了稳定,高速,低成本,可扩展性强的复用器系统。
上传时间: 2013-06-02
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本文介绍了目前高清数字电视视频处理系统的核心器件视频处理器(Video Processor) 中所采用的主要画质增强技术,并对这些技术进行了简要的分析
标签: 画质
上传时间: 2013-05-28
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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。
上传时间: 2013-04-24
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数字电视技术和超大规模深亚微米的系统级芯片设计技术是当前信息产业中最受关注的两个方向。它们的交叉就是数字电视应用中的一系列系统级芯片和超深亚微米专用集成电路。其中信道处理系统及其相关芯片更是集中了数字信号处理前向纠错编解码等数字电视传输的核心技术,成为设计和开发整个数字电视系统的关键之一。数字高清晰度电视(Digital HDTV)做为第三代电视标准,已成为当今世界高技术竞争的焦点,本文正是从这个交叉点上出发对DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)标准中所涉及的信道编码和调制部分进行了研究,重点分析了信道内编码部分的硬件优化实现。本项目完成了DVB-H传输系统信道编码的FPGA硬件设计和实现,系统所有FPGA硬件电路设计采用了Veillog HDL语言编写。同时对清华大学数字电视地面传输标准DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的关键技术做了研究,与DVB标准中的相关技术做了对比。 本文首先对DVB.H以及COFDM的相关理论进行介绍和研究。然后针对DVB-H信道编码调制器中的部分核心算法的FPGA设计和实现进行了详细的研究工作,包括外编码、内编码(卷积删余)、内交织(包括比特交织和符号交织)、星座映射、帧形成、OFDM调制的部分设计等。相应地对DVB-H信道解码解调器中的部分算法的FPGA设计的研究工作做了描述,包括符号解交织和比特解交织。同时对清华大学数字电视地面传输标准DMB-T外接收机中频域和时域解交织模块的FPGA设计实现做了描述。 笔者在项目中完成的主要工作有: (1)与项目组成员合作制定系统框架,划分模块。 (2)对所负责的模块,包括外编码、内编码(卷积删余)、内交织(包括比特交织和符号交织)、星座映射、帧形成、OFDM调制的算法进行研究并加以优化,建立软件仿真模型,进行FPGA设计,仿真和实现。
上传时间: 2013-06-10
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随着人们对于数字视频和数字图像的需求越来越大,数字电视广播和手机电视迅速发展起来,但是人们对于数字图像质量的要求也越来越高。对于观众来讲,画面的质量几乎是最为重要的,然而由于信道传输特性不理想和加性噪声的影响,不可避免地会产生误码,导致图像质量的下降,甚至无法正常收看。因此,为了保障图像质量就需要采用纠错编码(又称信道编码)的方式来实现通信。在数字视频广播系统(DVB)中,无论是卫星传输,电缆传输还是地面传输都采用了信道编码。 本文首先深入研究DVB标准中的信道编码部分的关键技术;然后依照DVB-T标准技术要求,设计并硬件实现了数字视频传输的信道编解码系统。在该系统中,编解码器与信源端的接口利用了MPEG-2的视频传输接口同步并行接口(SPI),这种接口的应用让系统具有很强的通用性;与信道端接口采用了G.703接口,具有G.703接口功能和特性的数据通信设备可以直接与数字通信设备连接,这使得应用时对于信道的选择具有较大的灵活性。 在深入理解RS编解码算法,卷积交织/解交织原理,卷积编码/VITERBI译码算法原理的基础上,本文给出了解码部分的设计方案,并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件实现。在RS解码过程中引入了流水线机制,从而很大程度上提高了解码效率。解交织器部分采用了RAM分区循环法,利用对RAM读写地址的控制实现解卷积交织,这种方法控制电路简单,实现速度比较快,代价小。VITERBI译码器采用截尾译码,在几乎不影响译码准确度的基础上大大提高了解码效率。
上传时间: 2013-07-16
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