基于PCI總線(xiàn)的MPEG-1壓縮卡軟硬件設計及實(shí)現
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隨著(zhù)計算機技術(shù)、多媒體和數據通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，對計算機視頻的需求和應用越來(lái)越多，如視頻監控、視頻會(huì )議、計算機視覺(jué)等。計算機視頻提供給人的信息很多，但是視頻的數據量很大，不利于傳輸和存儲，使其應用受到不少限制。為解決視頻數據的存儲和傳輸，唯一途徑就是對視頻數據進(jìn)行壓縮。
目前常見(jiàn)的視頻壓縮方法有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263等?？紤]壓縮技術(shù)的成熟度和該壓縮卡的主要用途，本文采用MPEG-1作為壓縮標準，研制了基于PCI總線(xiàn)的MPEG-I壓縮卡。該卡適用于視頻監控、視頻會(huì )議等多種應用場(chǎng)合。該卡加上一臺主機、攝像頭和軟件可構成一個(gè)完整的視頻采集壓縮系統。
1 系統特點(diǎn)
(1)支持BNC、RCA、S-VIDEO視頻接口;
(2)支持PAL和NTSC制式;
(3)可對視頻實(shí)時(shí)預覽，最大分辨率可達720×576×32;
(4)可對聲音進(jìn)行同步監聽(tīng);
(5)可對音、視頻信號進(jìn)行MPEG-I壓縮，生成MPEG文件和VCD文件;
(6)用戶(hù)可編程MPEG-1編碼設置，可支持CBR和VBR;
(7)可一機多卡同時(shí)工作;
(8)可從動(dòng)態(tài)影像中捕獲單幀，生成JPG和BMP文件;
(9)支持Win98/Win2000。
2 系統硬件設計
2.1 系統組成
該系統主要由視頻解碼、音頻解碼、壓縮核心和PCI接口等組成，其總體框圖如圖1所示。
2.2 視頻解碼設計
視頻解碼部分主要完成模擬視頻到數字視頻的處理，以供后面預覽、壓縮用。視頻解碼芯片常用的有SAA7110、SAA7113和SAA7114等。本方案中采用Philips公司的SAA7114。SAA7114有六路模擬輸入，內置模擬源選擇器可構成6×CVBS、2×Y/C2×CVBS、1×Y/C和4 ×CVBS;兩路模擬預處理通道，內有抗混迭濾波器;CVBS或Y/C通道含完全可編程靜態(tài)增益控制或自動(dòng)增益控制功能，對CVBS、Y/C通道可進(jìn)行自動(dòng)鉗位控制;能自動(dòng)檢測50Hz/60Hz場(chǎng)頻，并可自動(dòng)在PAL和NTSC制式進(jìn)行切換;能將PAL、NTSC和SECAM信號解碼及模數變換得到符合ITU-601/ITU-656的數字電視信號。該芯片是目前視頻解碼芯片中接收視頻源的寬容性及視頻解碼圖像質(zhì)量最好的一種。其通過(guò)I2C接口，進(jìn)行初始化設置。
本系統采用Image Port作為數字視頻輸出端口，數字視頻格式采用ITU-656AI11(PIN 20)作為BNC/RCA輸入腳，AI12、AI22作為S-VIDEO輸入腳。
圖2 SAA7146A方框圖
2.3 音頻解碼設計
音頻解碼的數據一部分提供給SAA7146A作聲音監聽(tīng)用，另一部分用于壓縮?？紤]到成本，本系統采用BURR-BROWN公司的PCM1800E。該芯片是雙聲道單片ΔΣ型20 位ADC單+5V電源供電，信噪比為95dB(典型值)，動(dòng)態(tài)范圍95dB(典型值)，內嵌高通濾波器，支持四種接口方式和四種數據格式。其采樣頻率為32kHz、44.1kHz和48kHz可選。
本系統采用從模式，20位I2S數據格式。主時(shí)鐘由SAA7114提供。
2.4 MPEG-1壓縮部分設計
本系統中MPEG-I壓縮芯片選用ZAPEX公司的SZ1510。該芯片基于TI的TMS320C54x DSP內核，能對ITU-601/ITU-656數字電視信號和PCM音頻流進(jìn)行MPEG-1實(shí)時(shí)壓縮，可生成多種流，如音頻基本流、視頻基本流、音視頻復合流等。
該芯片外接27MHz晶振，可支持多種主機接口，可工作在復用或非復用、Intel或Motorola類(lèi)型總線(xiàn)。通過(guò)輸入管腳HCONFIG1：0和SysConfig寄存器可設置成六種總線(xiàn)接口類(lèi)型：Intel 8051類(lèi)型的數據/地址復用的8位總線(xiàn)、Motorola類(lèi)型的數據/地址復用的8位總線(xiàn)、Intel 8051類(lèi)型的非復用的8位數據總線(xiàn)、Motorola類(lèi)型的非復用的8位數據總線(xiàn)、Intel 8051類(lèi)型的非復用的16位數據總線(xiàn)和Motorola類(lèi)型的非復用的16位數據總線(xiàn)。支持I2S聲音接口。
本系統中采用Intel 8051類(lèi)型的非復用的16位數據總線(xiàn)。
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