小型機(jī)載數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
航空機(jī)載視頻數(shù)據(jù)是反應(yīng)飛行狀況的重要數(shù)據(jù),在飛行員的日常訓(xùn)練中發(fā)揮著十分重要的作用,傳統(tǒng)的記錄機(jī)載視頻數(shù)據(jù)的方法是采用磁帶機(jī)記錄,磁帶機(jī)存在體積大、檢索不便、圖像清晰度低、成本高等缺點(diǎn),隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展和半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展,研制小型化的機(jī)載數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)成為可能,數(shù)字化視頻記錄系統(tǒng)將攝像頭獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字視頻數(shù)據(jù),經(jīng)過壓縮記錄在大容量的存儲(chǔ)器上,并能有效消除噪聲,加快拷貝和復(fù)制速度,快速回放和查找,同時(shí)還可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與工作原理
本系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化,為此采用硬件壓縮,核心芯片采用zepax公司的sz1510高性能壓縮編碼芯片。sz1510可工作于mjpeg、mpeg-1編碼以及vcd格式的視頻編碼等多種模式,mjpeg編碼圖像質(zhì)量很好,但碼率很高,需大容量的磁盤存儲(chǔ)器,由于磁盤存儲(chǔ)器對(duì)工作環(huán)境要求較高,在機(jī)載環(huán)境下若采用磁盤存儲(chǔ)器則必須增加相應(yīng)的減震、恒溫等防護(hù)設(shè)備,從而導(dǎo)致體積大大增加,而mpeg-1編碼壓縮比高,碼率相對(duì)較低,且圖像質(zhì)量滿足實(shí)際需要和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,因此本系統(tǒng)選用mpeg-1編碼方案,同時(shí),通過采用大容量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,大大減少了系統(tǒng)的體積,提高了系統(tǒng)的抗震性、可靠性,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化。
系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,硬件電路主要包括視頻音頻解碼單元、壓縮編碼單元、譯碼邏輯及接口單元、控制單元、存儲(chǔ)單元5個(gè)部分。
系統(tǒng)上電后,som2386初始化音視頻編碼模塊,系統(tǒng)正常啟動(dòng)后,saa7113對(duì)輸入的復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行解碼,生成ccir-601數(shù)字視頻流,ak4550采集輸入的模擬音頻信號(hào),生成pcm數(shù)字音頻流,分別送入壓縮編碼芯片sz1510,壓縮成mpeg-1系統(tǒng)流后,在som2386控制下以文件形式存儲(chǔ)到電子硬盤。
2 硬件設(shè)計(jì)
為提高系統(tǒng)的可維護(hù)性及降低維修成本,本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法,系統(tǒng)分為3個(gè)模塊:
a）視頻音頻解碼及壓縮編碼模塊：包括saa7113、mk2703、ak4550、sz1510、sdram;
b）邏輯連接、轉(zhuǎn)換及接口模塊：包括epm7128、max232、rs232接口、ide接口、控制、狀態(tài)信號(hào)接口;
c）控制及存儲(chǔ)模塊：包括som238**電子硬盤。
各模塊分別做成相對(duì)獨(dú)立的電路板,模塊間用接插件相連,若系統(tǒng)中某個(gè)模塊出現(xiàn)故障,只需更換該模塊,不必更換整個(gè)系統(tǒng),有利于節(jié)約時(shí)間和降低成本。
2.1 視頻音頻解碼及壓縮解碼部分設(shè)計(jì)
視頻解碼器采用philips公司的saa7113,是一種可編程視頻處理芯片,通過簡(jiǎn)單的i2c總線可對(duì)其實(shí)現(xiàn)編程控制,具有4路視頻輸入、抗混疊濾波、自動(dòng)鉗位和增益控制、多制式解碼以及亮度、對(duì)比度和飽和度控制等功能,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的方便,它對(duì)輸入的pal制式復(fù)合視頻信號(hào)進(jìn)行采樣,解碼后生成8bit/象素的ccir-601數(shù)字視頻流（顏色空間為ycbcr,取樣為4：2：2）,送到視頻壓縮芯片sz1510的數(shù)字視頻輸入接口,它的輸入時(shí)鐘由24.576mhz的有源晶振提供,為sz1510提供場(chǎng)同步信號(hào)vs和行同步信號(hào)hs,同時(shí),27mhz的
