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基于PCI总线的MPEG-1压缩卡软硬件设计及实现

2016-08-04 01:08 摘要：随着计算机技术、多媒体和数据通信技术的发展，计算机视频的应用越来越广。但视频通常由于数据量巨大，应用受到不少限制。为解决视频数据的存储和传输，唯一途径就是对视频数据进行压缩。结合目前实际需求，给出了一种基于ＰＣＩ总线的ＭＰＥＧ－Ｉ压缩卡的软件、硬件实现方案。

随着计算机技术、多媒体和数据通信技术的高速发展，人们生活水平的提高，对计算机视频的需求和应用越来越多，如视频监控、视频会议、计算机视觉等。计算机视频提供给人的信息很多，但是视频的数据量很大，不利于传输和存储，使其应用受到不少限制。为解决视频数据的存储和传输，唯一途径就是对视频数据进行压缩。

目前常见的视频压缩方法有ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４、Ｈ．２６１、Ｈ．２６３等。考虑压缩技术的成熟度和该压缩卡的主要用途，本文采用ＭＰＥＧ－１作为压缩标准，研制了基于ＰＣＩ总线的ＭＰＥＧ－Ｉ压缩卡。该卡适用于视频监控、视频会议等多种应用场合。该卡加上一台主机、摄像头和软件可构成一个完整的视频采集压缩系统。

１ 系统特点

（１）支持ＢＮＣ、ＲＣＡ、Ｓ－ＶＩＤＥＯ视频接口；

（２）支持ＰＡＬ和ＮＴＳＣ制式；

（３）可对视频实时预览，最大分辨率可达７２０×５７６×３２；

（４）可对声音进行同步监听；

（５）可对音、视频信号进行ＭＰＥＧ－Ｉ压缩，生成ＭＰＥＧ文件和ＶＣＤ文件；

（６）用户可编程ＭＰＥＧ－１编码设置，可支持ＣＢＲ和ＶＢＲ；

（７）可一机多卡同时工作；

（８）可从动态影像中捕获单帧，生成ＪＰＧ和ＢＭＰ文件；

（９）支持Ｗｉｎ９８／Ｗｉｎ２０００。

２ 系统硬件设计

２．１ 系统组成

该系统主要由视频解码、音频解码、压缩核心和ＰＣＩ接口等组成，其总体框图如图１所示。

２．２ 视频解码设计

视频解码部分主要完成模拟视频到数字视频的处理，以供后面预览、压缩用。视频解码芯片常用的有ＳＡＡ７１１０、ＳＡＡ７１１３和ＳＡＡ７１１４等。本方案中采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＡＡ７１１４。ＳＡＡ７１１４有六路模拟输入，内置模拟源选择器可构成６×ＣＶＢＳ、２×Ｙ／Ｃ煟病粒茫郑拢印ⅲ薄粒伲Ｃ和４ ×ＣＶＢＳ；两路模拟预处理通道，内有抗混迭滤波器；ＣＶＢＳ或Ｙ／Ｃ通道含完全可编程静态增益控制或自动增益控制功能，对ＣＶＢＳ、Ｙ／Ｃ通道可进行自动钳位控制；能自动检测５０Ｈｚ／６０Ｈｚ场频，并可自动在ＰＡＬ和ＮＴＳＣ制式进行切换；能将ＰＡＬ、ＮＴＳＣ和ＳＥＣＡＭ信号解码及模数变换得到符合ＩＴＵ－６０１／ＩＴＵ－６５６的数字电视信号。该芯片是目前视频解码芯片中接收视频源的宽容性及视频解码图像质量最好的一种。其通过Ｉ２Ｃ接口，进行初始化设置。

本系统采用Ｉｍａｇｅ Ｐｏｒｔ作为数字视频输出端口，数字视频格式采用ＩＴＵ－６５６煟粒桑保保ǎ校桑 ２０）作为ＢＮＣ／ＲＣＡ输入脚，ＡＩ１２、ＡＩ２２作为Ｓ－ＶＩＤＥＯ输入脚。 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）

图2 SAA7146A方框图

２．３ 音频解码设计

音频解码的数据一部分提供给ＳＡＡ７１４６Ａ作声音监听用，另一部分用于压缩。考虑到成本，本系统采用ＢＵＲＲ－ＢＲＯＷＮ公司的ＰＣＭ１８００Ｅ。该芯片是双声道单片ΔΣ型２０ 位ＡＤＣ煹ィ５Ｖ电源供电，信噪比为９５ｄＢ（典型值），动态范围９５ｄＢ（典型值），内嵌高通滤波器，支持四种接口方式和四种数据格式。其采样频率为３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ和４８ｋＨｚ可选。