數(shù)字視頻編解碼芯片ADV611的原理與應(yīng)用
1 引言
人類步入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代以來,就一直期待著實(shí)時(shí)傳輸視頻圖像信號(hào),而它所面臨的主要問題是既要保證傳輸圖像質(zhì)量,又要盡可能少地占用有限的信道資源。由于視頻圖像信號(hào)的空間冗余度和時(shí)間冗余度很大,可以方便而有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,因此圖像壓縮技術(shù)已成為多媒體時(shí)代最熱門的技術(shù)之一,它已廣泛地應(yīng)用在電視會(huì)議、可視電話、遠(yuǎn)程監(jiān)控等遠(yuǎn)程圖像傳輸系統(tǒng)中。
隨著微處理技術(shù)的發(fā)展,專用的圖像壓縮/解壓縮ASIC芯片不斷出現(xiàn)。以前,圖像壓縮技術(shù)主要是基于DCT分塊變換編碼,這種方法的弊病是無法得到高壓縮率,如果提高了壓縮率,圖像質(zhì)量就會(huì)大大降低。小波變換是80年代中期興起的一種圖像壓縮新技術(shù),是對(duì)整幅圖像進(jìn)行變換,充分利用了圖像整體相關(guān)性并消除了DCT編碼帶來的方塊效應(yīng)。小波級(jí)數(shù)可以在不同分辨率下逼近某一函數(shù),實(shí)現(xiàn)多分辨率分解,獲得很高的壓縮比,已被廣泛應(yīng)用在視頻圖像壓縮領(lǐng)域。ANALOG公司首家推出基于小波變換的實(shí)時(shí)視頻壓縮解壓縮芯片ADV6××系列,其最新芯片是ADV611/612,其中,ADV611主要應(yīng)用于室溫下,而ADV612適用于工業(yè)領(lǐng)域,但它們的工作原理是一致的。本文就ADV611的原理和應(yīng)用等問題進(jìn)行闡述。2 ADV611簡(jiǎn)介
2 ADV611簡(jiǎn)介
2.1 工作原理
ADV611是AD公司推出的新一代基于小波理論的視頻壓縮解壓縮芯片,是一種低價(jià)、單片、多功能、全數(shù)字的CMOS-VLSI器件。ADV611支持對(duì)CCIR-611數(shù)字視頻進(jìn)行高畫質(zhì)實(shí)時(shí)壓縮解壓縮,壓縮倍數(shù)從視覺無失真感到7500倍,并能獲得比較好的主觀評(píng)價(jià)效果。壓縮的數(shù)據(jù)率是由輸入的數(shù)據(jù)率和被選擇的壓縮率決定的,靠與之相連接的片外DSP或主機(jī)根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)統(tǒng)計(jì)特性計(jì)算量化步長(zhǎng)值。ADV611能獲得近乎穩(wěn)定的壓縮比特率,片內(nèi)集成了數(shù)字視頻接口、主機(jī)接口和在片SRAM等,主要應(yīng)用于閉路電視等。ADV611的基本工作原理：編碼時(shí)從它的數(shù)字視頻接口接收未壓縮的數(shù)字視頻信號(hào),經(jīng)小波變換和幀抽取、系數(shù)量化、游程編碼和Huffman編碼,產(chǎn)生壓縮后的數(shù)據(jù)流,送入集成于片內(nèi)的512×32位大小的FIFO緩沖區(qū),一旦FIFO的數(shù)據(jù)量達(dá)到主機(jī)在寄存器里的預(yù)置值時(shí),ADV611就發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào),從它與主處理器的接口輸出壓縮數(shù)據(jù)比特流。當(dāng)解壓縮時(shí),壓縮數(shù)據(jù)從主處理器接口送入到FIFO里,然后經(jīng)過與編碼時(shí)的逆過程,數(shù)字視頻接口輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻分量。
ADV611共有84個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和一系列的狀態(tài)、控制字寄存器。其中,數(shù)據(jù)寄存器是片內(nèi)FIFO的映射 ,用于存儲(chǔ)經(jīng)小波變換后的圖像壓縮數(shù)據(jù)（編碼和解碼過程各需要42個(gè)）,以供自適應(yīng)量化和熵編碼進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)壓縮,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻信號(hào)壓縮。狀態(tài)和控制字寄存器是間接寄存器,ADV611對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)一編址,通過主機(jī)接口訪問片內(nèi)四個(gè)32位直接寄存器進(jìn)行讀寫操作。
2.2 功能方框圖
ADV611為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的壓縮功能,引出了120個(gè)引腳,采用LQFP封裝。圖1是其內(nèi)部功能方框圖。
如圖1所示,整個(gè)芯片由8個(gè)功能模塊組成,其中3個(gè)是接口模塊,另5個(gè)是數(shù)字信號(hào)處理模塊
