基于Handel-C的MPEG-4视频压缩算法硬件化设计

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近年来,随着多媒体技术的发展,视频在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。人们对于视频的质量有了越来越高的要求,视频的数据量因此变的越来越大,给视频网络带宽和存储介质带来了较大的压力。视频压缩是解决这一问题的一种有效途径。MPEG-4压缩标准是一种压缩效率高并且被广泛应用的标准。由于MPEG-4算法的算法复杂度很高,再加上视频的数据量变的越来越大,以往基于固定架构开发的软件编解码模块很难满足高实时性这一要求。为了缩短编码时间,本文提出了基于FPGA的MPEG-4压缩算法硬化方案。FPGA有处理速度快,并行度高,开发成本低等优点。本文首先对MPEG-4视频压缩算法的基本原理进行了简单介绍,并对编码过程中的主要模块进行了详细阐述,接着对本次开发用到的硬件语言Handel-C的语法,开发流程和调试仿真方法进行了深入学习研究。在完成前期的准备工作之后,开始使用Handel-C对MPEG-4压缩算法的主要模块进行算法硬化并使用modelsim进行仿真调试。然后为压缩算法的各个模块结合每个模块的处理时间设计了吞吐率很高的流水线,达到了模块内部的微观并行处理和模块间的宏观并行处理的效果。之后使用Verilog HDL为用到的SDRAM和VGA接口编写了对应的驱动控制器,使得他们之间能够正常通信,接着将各个模块下载到FPGA芯片进行综合验证。本文最后将用C语言实现的软件模块和基于FPGA的硬件模块在处理速度,压缩效果,资源占用率等方面进行了横向比较,并且对用verilog实现的简单模块和用Handel-C实现的相同功能的模块在处理速度,处理结果,代码量,资源占用率等方面进行了纵向比较。结果表明,MPEG-4压缩算法的硬件模块有处理速度快,资源占用率低等优点;Handel-C较常规硬件语言的开发效率高,易于实现复杂算法,适于广泛应用于FPGA开发中。
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