基于DSP和FPGA的视频编码器协同设计与算法优化实现

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基于DSP和FPGA的视频编码器协同设计与算法优化实现

牛建伟¹, 胡建平², 毛士艺¹

1. 北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100083;2. 北京航空航天大学计算机学院, 北京 100083

收稿日期:2003-12-01 修回日期:2004-03-30 出版日期:2005-02-25 发布日期:2005-02-25

Hardware Design and Algorithm Optimization of Video Encoder Based on DSP and FPGA Techniques

NIU Jian-wei¹, HU Jian-ping², MAO Shi-yi¹

1. School of Electroic and Infornation Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China;2. School of Computer Science and Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China

Received:2003-12-01 Revised:2004-03-30 Online:2005-02-25 Published:2005-02-25

摘要/Abstract

摘要： 采用DSP和FPGA协同技术设计实现了一个高性能的MPEG-4视频编码器。FPGA模块完成视频采集、YUV分离、数据I/O等功能,而使用DSP专一进行视频压缩编码。针对DSP片内资源特点设计了片内存储器数据分配方案,并根据该方案优化了MPEG-4视频压缩的数据流模式。提出了基于宏块空间复杂度的宏块类型判断算法,有效地降低了视频压缩算法的计算复杂度。测试结果表明,采用MPEG-4视频标准该视频编码器每秒能够压缩39.2帧CIF图像。

关键词: 视频, 视频编码器, FPGA, DSP, MPEG-4

Abstract: With the development of video encoding techniques, video compression algorithms become more complicated. A real-time high resolution video encoder cannot be implemented with a single CPU or DSP. A MPEG-4 video encoder is designed and implemented based on coordinated DSP and FPGA techniques. The FPGA module takes the tasks of video acquisition, YUV separation and data I/O functions, while the DSP is dedicated for video compression. The data flow scheme of the MPEG-4 video compression is optimized by utilizing the DSP's on-chip memory. A Macro Block (MB) type judging algorithm is proposed based on MB's space complexity. It reduces effectively the computational complexity of the video compression. The experimental results indicate that the MPEG-4 video encoder implementation can encode 39.2 f/s in CIF resolution.

Key words: video, video encoder, FPGA, DSP, MPEG-4

中图分类号:

V243

牛建伟;胡建平;毛士艺. 基于DSP和FPGA的视频编码器协同设计与算法优化实现[J]. 航空学报, 2005, 26(1): 90-93.

NIU Jian-wei;HU Jian-ping;MAO Shi-yi. Hardware Design and Algorithm Optimization of Video Encoder Based on DSP and FPGA Techniques[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2005, 26(1): 90-93.

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