基于FPGA的M-JPEG編解碼器的研究與設計.pdf

1、Motion JPEG 或 M-JPEG（Motion Joint Photographic Experts Group)是一種對視頻的每一幀圖像都使用JPEG 編碼的視頻壓縮格式。它不僅沿用了JPEG的各種優(yōu)越性，還將其成功應用于運動圖像。目前它被廣泛地應用于數(shù)碼相機、攝像機、手機、遠程醫(yī)療、桌面視頻系統(tǒng)等各種消費類電子產(chǎn)品中。
　　 本文圍繞基于FPGA的M-JPEG 編解碼器的設計展開研究工作。在簡要介紹JPEG 標準和F

2、PGA 設計方法的基礎上，從總體規(guī)劃的角度提出了編、解碼器的設計思想，對M-JPEG 編解碼器各部分算法進行了深入的研究，接著對各個模塊的設計進行了詳細的描述，最后采用HDL 硬件描述語言對M-JPEG基本模式硬件編解碼器的各主要模塊進行設計實現(xiàn)，并給出了功能仿真波形及測試結(jié)果。論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1、研究了陳氏DCT 快速算法并設計了二維DCT 變換模塊。在二維DCT 變換模塊的設計中，采用并行、行列分

3、解、乒乓操作、資源共享和流水線技術實現(xiàn)了DCT 變換算法，由仿真結(jié)果和編譯后資源消耗報告可知，該模塊不僅提高了速度，而且還降低了資源消耗，在面積和速度之間取得了平衡，能夠快速、高效地完成2D-FDCT的處理；2D-IDCT 采用與此相同的方法設計實現(xiàn)；
　　 2、將量化器和掃描模塊集成在一起，不僅減少了對存儲器的消耗，還節(jié)省了量化掃描時間；使用查找表法完成了熵編碼模塊的設計，最后將編碼后數(shù)據(jù)按照規(guī)范的定長32bits的格式進行輸

4、出，并對各模塊給出了仿真結(jié)果；
　　 3、在熵解碼模塊的設計中，結(jié)合Huffman 碼表的規(guī)律性，著重研究了CHT算法，并采用該算法設計了熵解碼模塊，降低了解碼的判斷時間和存儲器的資源消耗；由于反量化本質(zhì)上只是簡單的乘法操作，所以將反量化步驟集成到了熵解碼模塊中，提高了速度也減少了存儲資源；
　　 4、整個設計中所用的乘法器均是使用FPGA 中內(nèi)嵌的硬件乘法電路，不但速度比較快，而且不占用邏輯單元，同時為了適應流水線設計