基于FPGA的MPEG-4编解码器

　　您是否曾想在您的 FPGA 计划中利用先辈的视频压缩技能，却发明实现起来太过巨大？如今您无需成为一名视频专家就能在您的体系中利用视频压缩。赛灵思新推出的 MPEG-4 编码器/解码器核可以资助您餍足视频压缩需求。 

  　  视频和多媒体体系正变得日益巨大，因此可否得到实用于您的体系的低本钱的可靠 IP 查对您的产品上市极为关键。分外是，视频压缩算法与标准已变成极为巨大的电路，必要耗费很永劫间来计划，并且通常成为体系测试和发货的瓶颈。这些 MPEG-4 浅显 (simple profile) 编码器/解码器核大概恰好能餍足您下一个多媒体体系计划的必要。 

  　 应用
   

  　  MPEG-4 第 2 部分是下各国际视频编码标准系列中最新的标准：H.261、MPEG-1、MPEG-2 和 H.263。该标准于 1999 年被 ISO/IEC 允许作为《国际标准 14 496-2》（MPEG-4 第 2 部分）。MPEG-4 第 2 部分视频编解码器为大量多媒体应用提供了一个杰出的底子。该标准提供了一组特性和等级，可餍足大量差别应用请求，如帧尺寸和利用不对规复东西。这些应用的例子包括广播、视频编辑、德律风集会、寂静/监督、以及斲丧电子应用。 

　　MPEG-4 第 2 部分利用的视频编码算法是从之前的编码标准生长而来。帧数据分成 16×16 个宏块，每个宏块包括 6 个 8×8 块，用于 YCbCr 4:2:0 格局化数据。采取半像素辨别率对活动举行预计可被用来对来自前一帧的预测块举行高效编码，而分离余弦更改 (DCT) 则提供了渣滓处理惩罚成果，以创建当前帧的更细致的视图。浅显压缩标准提供 12 位辨别率的 DCT 系数，和每个采样 8 位的采样和重修帧数据。MPEG-4 浅显编码的服从在一系列编码位速率下均优于在 MPEG-2 中利用的上一代的编码服从。 

    　典范的多媒体体系可以利用 MPEG-4 在一个更大的体系中作为视频压缩组件。这种体系的一个例子便是端到端视频集会体系，它可以在两个或多个与会者之间发送压缩的位流。这些源的名称可以变化体系请求，由于集会的重要演讲者或出席者大概必要较高辨别率的视频和音频。这种范例的体系可以扩展至视频监督和寂静应用，表现台用户可以决定对全部视频相机利用镶嵌幕表现，还是聚集于某个相机视图，以举行细致的及时阐发。这些应用请求流的选择在吸取器处举行，且可以或许处理惩罚及时查察范例。 

   　 MPEG-4 解码器核可以利用专门针对您的应用和体系请求而定制的可伸缩的多流接口来构建，同时 MPEG-4 编码器和解码器还可支持用户规定的最大帧尺寸。 

　　体系布局
   

　　 图 1 和 2 分别表现了 MPEG-4 浅显编码器和解码器核的框图。这些计划采取了基于硬件的流水线架构，编码器上提供了一个主机接口，用于实现软件控制的速率控制。利用内含的存储器控制器，编码器的原始捕获序列和解码器的重修帧被存储在片外存储器中，以便快速、低耽误地存取像素数据。它还提供了一个大略的 FIFO 接口，用于传输压缩位流，解码器可根据用户指定命量的位流定制构建。它还包括一个体系接口，以实现最大的可控制性和可观察性。 

　　要创建可餍足差别应用需求的可伸缩多流计划，随核附带的产品包中包括了大量用户指定编译时参数，从而使您可定制编码器和解码器。要创建资源高效的计划，您还可以设置最大支持帧的宽度和高度。那么编译后的计划将包括充足的存储器和寄存器，以支持低于或便是这两个参数的恣意帧尺寸。别的参数可以让您对终极计划的伸缩性举行完全控制，经心构建一个专用于您的应用的体系。

　　表 1 和表 2 根据对最大支持帧尺寸和解码器输入位流数量的差别参数设置列出了编码器和解码器核的 FPGA 资源。表 1 中的全部编码器计划都利用了 16 个嵌入式 XtremeDSP? 切片，而表 2 中的解码器则利用了 32 个嵌入式 XtremeDSP 切片。这些计划针对 Virtex?-4 元件，这些元件包括大量 18 Kb 块 SelectRAM? 存储器和嵌入式 XtremeDSP 切片。别的兼容 FPGA 系列包括 Virtex-II、Virtex-II Pro 和 Spartan?-3 器件。 

    　请细致，解码器计划可以主动根据要支持的位流数实例化输入 FIFO 数和支持多路复用/分用电路。MPEG-4 编码器可实现每秒约 48,000 个宏块的吞吐率，提供了高出浅显等级 5 吞吐率范例的充足动力。同时，MPEG-4 解码器计划可以保持每秒约 168,000 个宏块的吞吐率，提供了对两个逐行 SDTV（720×480，60 fps）视频流或 14 个 CIF 辨别率视频流举行解码的充足吞吐率。该解码器吞吐率是等级 5 浅显编码器和解码器核所需吞吐率的四倍以上。

　　结论
    

　　MPEG-4 浅显编码器与解码器核采取独占的、可伸缩的、多流成果计划，以餍足您的特定体系需求。大量的差别应用可以在多媒体体系中利用这些核，包括视频集会、寂静与监督、以及您要向天下展示的任意令人冲动的新斲丧应用。

    　这些视频计划采取了高吞吐率、流水线架构以及充足的可定制参数，以创建专用于您的应用的资源高效的计划。