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数字视频压缩算法已经广泛应用于视频广播、流媒体传输、视频会议和节目存储等众多领域。针对不同的应用需求,有诸如JPEG、JPEG200、MPEG-1/2/4、H26x系列压缩算法标准。不同的压缩算法标准的实现途径也各不相同,互相不兼容。但是就压缩算法而言,不同标准采用的压缩编码技术基本相同或相似。本文就是根据这个相似性对多种数字视频压缩算法进行了研究,提出了在一个单芯片系统上实现多个压缩编码算法标准。
FPGA是20世纪80年代开始发展的一种可编程逻辑器件。在这二十多年里取得了巨大的发展。由最初的简单可编程逻辑门电路发展到现阶段集可编程逻辑资源、内嵌高速处理器、数字时钟控制、Gbits高速IO等功能于单片的平台式FPGA。FPGA技术的发展推动了它在众多领域里得到应用,特别是通信和多媒体技术领域应用非常广泛。
可重构技术就是在一定的控制逻辑的驱动下,按照一定的准则对芯片的全部或部分逻辑资源实现在线的功能变换,从而实现硬件的时分复用,节省逻辑资源。可重构技术可以在一定程度上提高系统资源的利用率,在有限的逻辑资源的芯片上实现功能和逻辑更复杂的系统。
本文的研究就是将上述三种技术结合起来,实现一个自重构SoC图像视频压缩编码系统。这个系统以Xilinx平台式FPGA(Virtex2-Pro系列)为硬件平台,选取了JPEG和MPEG-1/2压缩编码算法标准,分析他们的相似和区别,使用自重构技术实现了一个自重构的SoC系统。同时还对自重构系统的体系结构和工作模式进行了一定的研究。试验结果证明自重构SoC图像视频压缩编码系统相对于非自重构系统能够节省硬件逻辑资源。