嵌入式实时1394数字视频解码算法与优化技术研究

摘要

本研究基于长城信息湘计海盾有限公司的项目“VxWorks下的1394软件包”,在FreeScale PowerPC7448和VxWorks平台上设计1394接口驱动以及1394 DV应用。
　　 VxWorks是美国风河(WindRiver)公司开发的一款具有卓越实时性和良好可靠性的嵌入式实时操作系统,被广泛应用在通信、军工、航空、航天等方面的智能控制装置或系统中。IEEE1394是一种高速串行总线,具有等时与异步传输功能,被广泛应用在DV(Digital Video)数字视频传输中。但是VxWorks操作系统自身并没有对IEEE1394接口与协议及其相关应用提供支持。
　　 本文的主要内容如下:
　　 (1)介绍和分析了DV数字视频格式的特点和基本原理,并详细描述了DV数字视频格式的解码过程。
　　 (2)设计并实现了一个基于VxWorks操作系统的1394 DV数字视频解码器。
　　 (3)在FreeScale PowerPC7448硬件平台上设计了解码器代码优化方法,将解码时间大为缩短。
　　 最后,解码器能够运行在风河的VxSim仿真平台和PowerPC7448平台上,实现了对DV视频的实时解码和录制。目前,该项目已经应用在工业领域的实时视频数据采集装置中。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第1章 绪论

1.1 嵌入式与VxWorks

1.2 IEEE1394总线

1.2.1 IEEE1394总线的发展

1.2.2 IEEE1394总线的特点

1.2.3 IEEE1394总线的应用

1.3 1394及其数字视频相关研究

1.3.1 DV格式的发展历史

1.3.2 DV格式参数及特点

1.3.3 DV磁带及其记录格式

1.4 集成开发环境Tornado2.2介绍

1.5 论文背景及组织结构

第2章 IEEE1394 DV视频概述

2.1 1394 DV视频格式

2.2 DV视频数据的层次结构

2.3 块的比特流结构

2.4 DV格式编码

2.4.1 块处理(Blocking)

2.4.2 块重组(Shuffing)

2.4.3 离散余弦变换(DCT)

2.4.4 量化

2.4.5 可变长编码(VLC)

2.5 小结

第3章 1394 DV解码器总体设计研究

3.1 解码器概述

3.2 解码器的组成模块

3.3 系统框架

3.4 解码流程图

3.5 小结

第4章 1394 DV解码算法与设计

4.1 DC系数和AC系数的解码

4.1.1 DC系数解码

4.1.2 霍夫曼编码查找算法

4.1.3 AC系数的解码

4.1.4 搜索lender块

4.2 逆Z扫描

4.3 反量化

4.4 反离散余弦变换

4.4.1 8×8反离散余弦变换

4.4.2 AAN算法

4.4.3 AAN算法的原理

4.4.3 AAN算法的伪代码描述

4.5 小结

第5章 1394 DV解码性能优化

5.1 代码优化

5.2 IDCT优化

5.3 试验及其优化结果

5.3.1 1394视频解码器在仿真器上的优化及测试

5.3.2 1394视频解码器在目标板上的优化测试

5.4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间参与的科研项目