軟硬件協(xié)同的MPEG-4視頻解碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、音視頻多媒體技術(shù)以最直觀的方式表達(dá)信息，給人們帶來(lái)了豐富的信息和多彩的娛樂(lè)感受。在多媒體設(shè)備中，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)因其編碼方式先進(jìn)，壓縮效率高，錯(cuò)誤控制機(jī)制可靠而被普遍采用。視頻解碼是其中最重要、最復(fù)雜的技術(shù)。 視頻解碼器的主流方案包括純軟件解碼方案和純硬件（ASIC）的解碼方案兩種。這兩種方案有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。純軟件解碼方案的主要優(yōu)點(diǎn)是靈活，易于開(kāi)發(fā)和調(diào)整更新。主要缺點(diǎn)是解碼效率低，功耗大。ASIC方案的優(yōu)點(diǎn)是集成度高，功耗小

2、，可靠性高，運(yùn)算速度快。其缺點(diǎn)在于，開(kāi)發(fā)難度大，周期長(zhǎng)，靈活性差。 針對(duì)MPEG-4視頻解碼器，綜合軟件方案和硬件方案的長(zhǎng)處，本設(shè)計(jì)采用軟硬件協(xié)同的解決方案，即CPU配合硬件加速器的形式。這個(gè)方案將整個(gè)解碼過(guò)程進(jìn)行合理劃分，將運(yùn)算比較集中的部分用硬件加速器方式實(shí)現(xiàn)，而運(yùn)算量較小、控制復(fù)雜的部分用軟件實(shí)現(xiàn)。采用軟硬件協(xié)同的設(shè)計(jì)方法可以較好的兼顧解碼速度、功耗、靈活性、成本以及開(kāi)發(fā)周期的要求。 通過(guò)分析MPEG-4視頻解碼的

3、原理和流程，在開(kāi)源解碼軟件XVID的基礎(chǔ)上，本文首先根據(jù)軟件計(jì)算量統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，確定了軟硬件劃分方案，將占整體計(jì)算量74％以上的IDCT、幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、反量化三部分劃入硬件加速器。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的四級(jí)流水機(jī)制。接下來(lái)，給出了各個(gè)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。包括主控電路、反量化模塊、反離散余弦變換(IDCT)模塊和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的算法結(jié)合實(shí)際情況做出優(yōu)化，力爭(zhēng)提高效率的同時(shí)節(jié)約資源的使用。實(shí)現(xiàn)了軟硬件協(xié)同，在XVID的基礎(chǔ)上，修改其中涉及到硬件