MPEG-2视频解码系统的硬件设计与实现

论文摘要

近年来,模拟电视向数字电视转换的步伐明显加快,预示着全新的数字电视时代即将来临。因此,数字电视相关技术的研究越来越受到人们的重视。数字电视信号采用MPEG-2编解码标准,因而MPEG-2解码器的设计已经成为现今一个热门的研究方向。本文主要针对MPEG-2标准算法,研究视频解码器整体电路设计与实现。在文中,对MPEG-2视频解码器的系统结构进行了优化设计,研究了实现解码器各个子模块的结构与方法,并在此基础上设计并验证了一些相关子模块电路改进的新方法。本论文关于研究MPEG-2视频解码系统的主要工作如下:1.通过研究MPEG-2视频解码器的系统结构的原理及特点,设计出了一种优化的解码器结构,支持MPEG-2标准中的MP@ML码流。该解码系统结构采用硬件描述语言Verilog进行了描述和验证。2.设计了可提取任意一套节目中视频码流的解复用模块和分析提取视频码流信息的视频解析模块,其中提出了一种新的变长码解码电路结构。3.设计了适合于MPEG-2解码器的反扫描和反量化电路,提出并实现了一种优化的IDCT电路的新结构。4.设计了适合MPEG-2的运动补偿模块。在该模块中设计了像素缓存单元模块,可简化预测单元里的半像素预测计算,可提高预测效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字电视简介
• 1.1.1 数字电视的优点
• 1.1.2 数字电视的发展状况
• 1.2 MPEG-2 解码器简介
• 1.2.1 MPEG-2 解码器的分类
• 1.2.2 MPEG-2 解码器的发展现状
• 1.3 本文的工作内容
• 第二章 MPEG-2 视频解码系统整体叙述
• 2.1 引言
• 2.2 MPEG-2 相关信息
• 2.2.1 MPEG-2 标准简介
• 2.2.2 MPEG-2 图像类型
• 2.2.3 MPEG-2 图像格式
• 2.3 MPEG-2 视频压缩编码过程
• 2.4 MPEG-2 视频解码过程
• 2.5 设计的模块划分
• 第三章 解复用模块设计与实现
• 3.1 模块功能简介
• 3.2 MPEG-2 码流结构介绍
• 3.2.1 TS 语法结构
• 3.2.2 PES 语法结构
• 3.2.3 PSI 语法
• 3.2.4 PAT 语法结构
• 3.2.5 PMT 语法结构
• 3.3 解复用模块设计
• 3.3.1 检查完整性模块
• 3.3.2 查找PAT 模块
• 3.3.3 查找PMT 模块
• 3.3.4 查找视频流模块
• 3.3.5 去头模块
• 3.4 小结
• 第四章 视频解析模块设计与实现
• 4.1 模块功能简介
• 4.2 ES 数据流结构
• 4.3 视频解析模块设计
• 4.4 解上层头信息模块
• 4.5 解底层头信息模块
• 4.6 VLD 模块
• 4.6.1 行程码算法与变字长码
• 4.6.2 解码系数分类
• 4.6.3 电路结构
• 4.7 小结
• 第五章 解 DCT 系数模块设计与实现
• 5.1 模块功能介绍
• 5.2 反扫描模块的设计
• 5.2.1 扫描原理
• 5.2.2 反扫描原理
• 5.2.3 反扫描电路设计
• 5.3 反量化模块的设计
• 5.3.1 量化原理
• 5.3.2 反量化原理
• 5.3.3 反量化电路设计
• 5.4 反离散余弦变换模块的设计
• 5.4.1 离散余弦变换原理
• 5.4.2 反离散余弦变换原理
• 5.4.3 IDCT 硬件实现方案
• 5.4.4 IDCT 电路设计
• 5.4.5 乘法阵列结构
• 5.5 小结
• 第六章 运动补偿模块的设计与实现
• 6.1 模块简介
• 6.2 模块整体框图
• 6.3 运动矢量解码模块
• 6.4 地址产生模块
• 6.5 预测模块
• 6.6 小结
• 第七章 结束语
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表和录用的论文
• 致谢