隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn).pdf

1、隱藏式字幕（Closed Caption,CC）最初的理念是讓聽力有障礙人士可以和正常人一樣獲得更多的視頻信息，享受更加完美的視頻觀看體驗，是歐美等國家的數(shù)字電視必不可少的組成部分，也是專業(yè)視頻監(jiān)視器中重要的組成部分。隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)通常采用專用解碼芯片或者軟件來實現(xiàn)，但隨著高清視頻的普及和電子技術(shù)的發(fā)展，消費者對處理器處理視頻數(shù)據(jù)的速度和系統(tǒng)的集成度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的隱藏式字幕實現(xiàn)方案越來越難以滿足這類要求。FPGA集豐

2、富的硬件資源于一體，擁有強大的并行處理數(shù)據(jù)的能力，尤其適合大量數(shù)據(jù)的實時處理工作，在視頻圖像處理領(lǐng)域具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。
　　本文研究的目標(biāo)是設(shè)計基于FPGA的隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)，不僅滿足了集成度高和處理速度快的優(yōu)點，而且具有實時性好、資源消耗低、節(jié)約成本、商業(yè)價值高等優(yōu)勢，因此實現(xiàn)隱藏式字幕系統(tǒng)的FPGA方案具有深遠的現(xiàn)實意義。
　　本系統(tǒng)以實現(xiàn)針對北美市場的專業(yè)視頻監(jiān)視器中隱藏式字幕解碼與顯示功能為應(yīng)用背景，深入研究

3、了有關(guān)隱藏式字幕數(shù)據(jù)語法結(jié)構(gòu)的SMPTE標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)協(xié)議和708CC標(biāo)準(zhǔn)。同時提出并應(yīng)用了一種待顯示字符的疊加方法，實現(xiàn)了字幕窗口的定位，字幕字符待顯示區(qū)域的定位，字幕字符待顯示區(qū)域字符基地址的確定，讀取字型碼數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)字幕窗口內(nèi)顯示區(qū)域的劃分。在此基礎(chǔ)上結(jié)合FPGA并行處理數(shù)據(jù)的特點，提出了一種基于高清SDI視頻信號的隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)的提取方法。實現(xiàn)了隱藏式字幕原始數(shù)據(jù)的提取，然后進行數(shù)字電視隱藏式字幕（DTVCC）數(shù)據(jù)包的重組，

4、接著進行字幕服務(wù)數(shù)據(jù)的重組，再對用戶選擇的字幕服務(wù)數(shù)據(jù)進行解碼，最后實現(xiàn)隱藏式字幕數(shù)據(jù)與源視頻的疊加顯示。整個設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進行代碼的編程，并在Xilinx公司XC7K325T-2FFG900為核心芯片的Kintex7 FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)。
　　系統(tǒng)測試結(jié)果表明，隱藏式字幕解碼與顯示系統(tǒng)的功能達到了預(yù)先的設(shè)計目的，能夠提取出原始隱藏式字幕數(shù)據(jù)并進一步做解碼等處理，最后與源視頻圖像疊加顯示定位正常，系統(tǒng)